Plateforme pour l’eau, le gaz et la chaleur
Vous avez dirigé le laboratoire d'eau de l'IWB pendant plus de 37 ans. Si vous comparez le laboratoire d'il y a 37 ans à celui d'aujourd'hui: Quelles sont les différences qui sautent aux yeux?
Quand j'ai commencé à travailler au laboratoire des eaux d'IWB à la fin des années 1980, il y avait un seul ordinateur, qui était aussi le premier ordinateur d'IWB. Il coûtait alors environ 30 000 francs et le disque dur contenait 20 mégaoctets. Aujourd'hui, il y a 40 à 50 PC, chacun d'entre eux étant environ 1000 fois plus performant que le premier PC d'IWB. Par conséquent, l'analytique est également devenue beaucoup plus performante au fil du temps. L'exemple des ordinateurs illustre bien la manière dont le laboratoire a évolué en termes de technologies, de systèmes d'analyse et de miniaturisation. L'encombrement d'un spectromètre de masse moderne, par exemple, est nettement inférieur à celui des appareils d'autrefois. Les systèmes d'analyse sont également devenus beaucoup plus performants. Si, pendant mes études, je devais encore chercher des spectres de masse dans les livres de la bibliothèque, les programmes d'évaluation ont aujourd'hui accès à des bases de données complètes, ce qui permet d'identifier des substances relativement rapidement. Par ailleurs, les fonctions, les catégories professionnelles et les qualifications des collaborateurs du laboratoire d'eau ont également évolué. Aujourd'hui, il faut des connaissances très spécialisées. C'est pourquoi de nombreux collaborateurs sont titulaires d'un diplôme universitaire. Parallèlement, nous recherchons des praticiens, c'est-à-dire des laborantins qui ont une grande expérience de l'analyse. La formation des laborantins a également énormément évolué au cours des 40 dernières années.
«Lorsque j'ai commencé à travailler au laboratoire des eaux de l'IWB à la fin des années 1980, il y avait un seul ordinateur, qui était aussi le premier ordinateur de l'IWB.»
Quel a été l'impact de l'accident chimique de Schweizerhalle?
À la fin de l'année 1986, un an avant que je ne commence à travailler chez IWB, s'est produit le grand incendie de Schweizerhalle, qui a entraîné une vague de toxicité dans le Rhin. Jusqu'alors, il n'y avait pas de laboratoire de protection des eaux à Bâle-Ville, ce qui était particulier compte tenu des nombreux sites de production de l'industrie chimique à Bâle et dans ses environs. La catastrophe a été le signal d'alarme ou le coup d'envoi de la création d'un laboratoire de l'eau au sein de l'Office de l'environnement et de l'énergie de Bâle-Ville. Alors que la politique bâloise favorisait au départ un laboratoire commun pour la surveillance des eaux et de l'eau potable, IWB a finalement pu imposer une solution avec deux laboratoires, la collaboration de ces derniers étant au départ étroitement réglementée par contrat. Entre-temps, elle s'est transformée en une collaboration normale basée sur un échange professionnel collégial.
Depuis 2011, IWB a renoncé à distribuer de l'eau potable contenant un résidu de désinfectant (dioxyde de chlore). Comment ce changement a-t-il été préparé par le laboratoire des eaux, puis accompagné après le changement?
En ce qui concerne la désinfection, nous avons effectué en 2004 et 2005 une première analyse détaillée des risques liés à l'hygiène de l'eau potable. Il s'agissait de questions telles que: Quelle est l'efficacité de notre dosage de dioxyde de chlore ? Atteignons-nous ainsi la protection du réseau visée? La colonisation microbienne des conduites et la nature du biofilm étaient d'autres thèmes importants de ces analyses. En 2008, nous avons introduit la cytométrie de flux comme méthode d'analyse microbiologique supplémentaire, notamment en vue d'un éventuel changement des mesures de désinfection. Les questions qui se sont posées dans ce contexte étaient les suivantes: La désinfection est-elle vraiment nécessaire ? Quels sont les risques liés à une désinfection ou à l'absence de désinfection ? Quelles sont les alternatives à la désinfection chimique ?
Les résultats des différentes campagnes de mesure - au cours desquelles la cytométrie de flux a été utilisée et des paramètres d'hygiène supplémentaires (Clostridium perfringens, Giardia, Cryptosporidium et différents virus) ont été analysés - et une analyse approfondie des données d'hygiène des décennies précédentes ont permis de répondre à toutes ces questions. C'est ainsi que nous avons défini la nouvelle orientation. Celle-ci comprend une étape de désinfection. Il s'est toutefois avéré que la désinfection par rayonnement UV était plus efficace que la désinfection chimique au dioxyde de chlore, telle que nous l'avions longtemps pratiquée. Sur la base d'une analyse de rentabilité, nous avons finalement opté pour la désinfection UV avec des lampes à moyenne pression. Nous avons accompagné l'ensemble du changement avec un programme de mesure spécialement élaboré à cet effet, basé sur la cytométrie de flux. Les paramètres standard (indicateurs fécaux et germes aérobies mésophiles, GAM) seuls n'auraient pas permis un suivi aussi efficace, loin de là. La cytométrie de flux est donc devenue une méthode standard dans notre laboratoire.
«En 2008, nous avons introduit la cytométrie en flux comme méthode d'analyse microbiologique supplémentaire, justement en vue d'un éventuel changement des mesures de désinfection.»
Quels paramètres déterminez-vous aujourd'hui avec la cytométrie de flux et où ces mesures sont-elles utilisées?
Entre-temps, la cytométrie de flux est intégrée chez nous dans le processus de traitement. Des cytomètres de débit en ligne sont installés à différents endroits de notre chaîne de traitement, par exemple dans huit puits d'eau souterraine. Pour les puits d'eau souterraine, nous avons défini une limite d'environ 40 000 cellules par millilitre. Si celle-ci est dépassée, les puits sont fermés à l'exploitation. Des cytomètres de débit sont également installés après les filtres à charbon actif. Ici, le nombre total de cellules est un indicateur important qui nous permet de juger si un filtre est rodé. Dans l'ensemble, lors de la surveillance par cytométrie de flux, nous nous intéressons moins aux valeurs absolues du nombre total de cellules qu'aux variations de celui-ci.
Dans le réseau d'eau potable, en revanche, nous n'utilisons plus la cytométrie de flux de manière standard, mais uniquement en cas de perturbations importantes, après des mesures de construction et à des endroits isolés. Dans le réseau, l'accent est clairement mis sur les paramètres prescrits par la loi, à savoir les indicateurs fécaux et les GAM. Le paramètre GAM reste une valeur importante. Pour cela, nous avons également défini des indicateurs afin de décrire les écarts autorisés. Nous considérons que l'utilisation de la cytométrie de flux en plus de la détermination du GAM est trop coûteuse.
Avez-vous procédé à des adaptations du captage, du traitement, du stockage et/ou de la distribution sur la base des résultats que vous avez obtenus lors des analyses par cytométrie de flux?
Durant des années, nous avons cherché un paramètre approprié pour la surveillance du point critique de contrôle (critical control point, CCP) «prélèvement d'eau souterraine» dans la région de Lange Erlen. A l'origine, seul le paramètre «niveau de la Wiese» était utilisé. Mais cela n'était pas satisfaisant, car le niveau de la rivière n'est qu'un paramètre d'entrée pour la qualité de l'eau brute. Entre-temps, nous utilisons - comme nous l'avons déjà mentionné - la cytométrie de débit en ligne pour la surveillance des puits d'eau souterraine. Sur la base de ces informations, nous pouvons, si nécessaire, mettre les puits hors service. Les fontaines proches de la rivière continuent à être contrôlées en plus par le niveau de la Wiese.
Existe-t-il, outre la cytométrie de flux, d'autres «nouvelles» méthodes microbiologiques qui ont été introduites au cours des 37 dernières années dans le laboratoire d'eau de l'IWB et qui complètent désormais les paramètres classiques basés sur la culture?
Après le changement de désinfection, nous avons déterminé pendant quelques années de manière intensive le nombre total de cellules dans le réseau à l'aide de la cytométrie de flux. Afin de pouvoir en dire plus sur l'activité des cellules, nous avons également mesuré le taux d'ATP. La combinaison du nombre total de cellules et de l'ATP a permis de déterminer le contenu énergétique moyen des cellules. Les concentrations d'ATP dans l'eau du réseau sont toutefois très faibles et se situent dans la limite de détermination. Cela montre que les cellules présentes ne sont pas très actives. Cette observation est également soulignée par le rapport entre les cellules Low Nucleic Acid (LNA), c'est-à-dire les petites cellules avec peu d'acides nucléiques, et les cellules High Nucleic Acid (HNA), c'est-à-dire les grandes cellules avec beaucoup d'acides nucléiques. Les populations de cellules de l'eau du réseau se situent principalement dans la zone de faible LNA. De même, les paramètres chimiques TOC (carbone organique total) et AOC (carbone organique assimilable) correspondent aux résultats de la microbiologie. Ils indiquent que les bactéries sont limitées en carbone dans l'eau du réseau et ne peuvent donc guère se multiplier.
Pendant longtemps, nous n'avons pas effectué de détermination de légionelles dans notre laboratoire. En 2017, le paramètre des légionelles a été introduit dans la nouvelle ordonnance sur la tuberculose, et nous avons commencé à analyser les légionelles selon la méthode de la plaque ISO. Cette méthode est assez difficile et très coûteuse, c'est pourquoi nous avons cherché des alternatives ou des compléments. Nous avons d'abord introduit la technique PCR pour confirmer les résultats de la culture. Entre-temps, nous utilisons le procédé de la qPCR (PCR quantitative en temps réel) pour la détermination et la quantification des légionelles.
Des paramètres microbiologiques aux paramètres chimiques : en raison du captage de l'eau à Bâle - enrichissement de la nappe phréatique avec l'eau du Rhin - et de la présence de décharges chimiques dans la région de Bâle, l'analyse des composés traces a été fortement développée dans le laboratoire de l'IWB. Quelles analyses comprennent aujourd'hui les programmes d'analyse des composés traces organiques?
Le laboratoire IWB est bien équipé: Nous disposons de toutes les méthodes possibles d'analyse environnementale, c'est-à-dire d'une part la chromatographie en phase gazeuse classique, qui continue à jouer son rôle, et d'autre part la LC, c'est-à-dire la chromatographie en phase liquide, que nous utilisons de plus en plus. C'est surtout la méthode LC-HRMS - chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution - qui nous ouvre de nouvelles possibilités. Elle permet d'élargir considérablement la fenêtre analytique et de détecter, selon les estimations, jusqu'à 20% des substances contenues dans l'eau. Je suppose que plusieurs dizaines de milliers de substances sont présentes dans les eaux de surface, notamment dans le Rhin, où nous prélevons l'eau pour la recharge de la nappe phréatique, première étape de notre production d'eau potable. Avec un tel système de mesure à haute résolution, couvrant le domaine des substances polaires, comme l'est la LC-HRMS, un large spectre de substances est pris en compte.
Sur plusieurs années, nous avons utilisé une méthode de screening basée sur la LC-HRMS pour détecter environ 1500 substances. Nous avons établi nous-mêmes la liste des substances, à partir d'autres études et des substances qu'elles ont révélées, mais aussi de bases de données des substances utilisées dans l'industrie et l'agriculture. En collaboration avec l'Eawag, d'autres fournisseurs d'eau, différentes autorités cantonales et l'OFEV, nous avons harmonisé la méthode dans le cadre du projet NTSuisse (The Swiss LC-HRMS Surface Water Data Platform) et réduit quelque peu le nombre d'analytes. Nous enregistrons désormais de manière standard environ 500 substances pertinentes pour l'eau en Suisse.
Vous réalisez également des dépistages non ciblés, c'est-à-dire des analyses qui ne visent pas une cible précise. Comment évaluez-vous les résultats ainsi obtenus?
Avec les deux méthodes, GC-MS et LC-HRMS, nous obtenons toujours des signaux qui ne peuvent pas être attribués aux substances connues ou supposées (suspected targets). Nous essayons alors d'identifier ces substances non ciblées sur la base des informations du spectre de masse. Chaque année, nous identifions environ trois à cinq substances. Il y a ainsi de moins en moins de substances sur notre Watch List, que nous traitons successivement selon un catalogue de critères spécialement établi. Nous échangeons les informations obtenues avec nos collègues du laboratoire environnemental cantonal et, le cas échéant, avec l'industrie. Dans de nombreux cas, il est ainsi possible de déterminer l'origine des substances et de prendre les mesures qui s'imposent.
La première étape de la production d'eau potable à Bâle étant la recharge de la nappe phréatique avec l'eau du Rhin, les informations sur les rejets dans le fleuve en amont du point de captage sont d'une grande importance. Quelle est votre approche pour obtenir ces informations?
Après avoir été confrontés dans les années 2000 à la problématique des chlorobutadiènes - contaminants historiquement enregistrés dans les eaux souterraines - et avoir trouvé des solutions à ce problème, nous avons lancé une campagne de sensibilisation auprès de l'industrie et du commerce. Dans un premier temps, nous avons contacté les entreprises qui rejettent leurs eaux usées dans le Rhin et les avons invitées à des réunions d'information. En collaboration avec des collègues de l'Office de l'environnement et de l'énergie du canton de Bâle-Campagne, nous avons expliqué le fonctionnement de l'approvisionnement en eau de Bâle. L'important était d'initier ainsi l'échange et d'apprendre à se connaître mutuellement. Entre-temps, nous avons mis en place différents cercles au sein desquels nous pouvons entretenir l'échange. La prochaine étape consistera à développer des normes en collaboration avec SVGW et VSA, ou à définir les règles techniques reconnues, sur la manière de traiter les eaux usées contenant des traces provenant de l'industrie. Nous souhaitons que les différentes entreprises fassent l'objet d'un inventaire des substances présentes et de leurs risques pour l'approvisionnement en eau potable. Cela est déjà en partie couvert par les dispositions de l'ordonnance sur les accidents majeurs. Mais il ne faut pas seulement regarder les matières premières et les produits, mais aussi les éventuels sous-produits.
En même temps, comme nous l'avons déjà décrit, nous pratiquons une large analyse, en laboratoire et en ligne, afin de pouvoir saisir les éventuelles influences des entreprises industrielles sur notre eau brute. Cela fait partie de notre concept d'autocontrôle et de gestion des risques. Par ailleurs, les résultats de mesure de la station de surveillance du Rhin à Weil ainsi que l'intégration dans le Plan international d'Avertissement et d'Alerte Rhin et dans le système cantonal d'annonce sont également importants.
«Nous souhaitons, en collaboration avec SVGW et VSA, développer des normes ou définir les règles techniques reconnues sur la manière de traiter les eaux usées contenant des substances traces provenant de l'industrie.»
Pour de nombreux composés traces organiques, aucune valeur maximale n'est définie dans l'ordonnance sur la protection des eaux. Comment procédez-vous pour évaluer les résultats des mesures et, le cas échéant, en déduire des mesures?
Pour les substances pour lesquelles il n'existe pas de valeurs maximales prescrites par la loi, nous avons fixé nos propres valeurs cibles. Le point de départ a été le «Mémorandum européen sur les cours d'eau pour la sécurisation qualitative de la production d'eau potable» et les objectifs de qualité minimale qu'il contient. Il y a environ cinq ans, nous avons en outre lancé un projet visant à examiner de manière globale la qualité de l'eau potable et les influences qui s'exercent sur elle. Dans le cadre de ce projet, nous élaborons une feuille de route pour l'eau potable. Pour ce faire, nous avons défini trois niveaux: premièrement, les aspects qualitatifs, c'est-à-dire une définition de la qualité à atteindre pour l'eau distribuée, deuxièmement, les aspects technologiques, en se demandant si le traitement est suffisant pour atteindre la qualité visée, et troisièmement, la communication. La quintessence de la feuille de route est que nous envisageons une adaptation du traitement, par exemple avec le dosage de charbon actif en poudre suivi d'une ultrafiltration comme étape centrale du traitement. Actuellement, nous effectuons des essais pilotes dans ce sens dans le Lange Erlen.
Quels sont les oligo-éléments qui ont particulièrement fait parler d'eux lorsque vous étiez au laboratoire d'eau de l'IWB?
Les butadiènes chlorés ont été les premiers à faire parler d'eux en 2007, dans le cadre de l'étude des sites contaminés dans la région de Bâle. En 2019, c'est le diméthyluréthane, un produit chimique industriel, qui a été au centre des discussions politiques et médiatiques.
Quelles ont été les mesures prises pour réduire la contamination de l'eau potable bâloise par ces substances?
En raison de la problématique du chlobutadiène, nous avons mis en service à plein régime les filtres à charbon actif déjà existants chez IWB et nous avons construit à l'époque une nouvelle installation de filtres à charbon actif chez Hardwasser AG. Au fil du temps, nous avons constaté que nous devions changer le charbon actif plus souvent afin d'éliminer efficacement le plus grand nombre possible de composés traces. Actuellement, la durée de vie du filtre est d'environ un an et demi, contre trois ans auparavant. De plus, nous exploitons nos trois filtres en parallèle de manière échelonnée, c'est-à-dire qu'un filtre contient du charbon actif frais, un autre filtre du charbon actif d'âge moyen et enfin le troisième filtre du charbon actif d'un an. Nous pouvons ainsi bien éliminer non seulement les chlorobutadiènes, mais aussi le diméthyluréthane et les métabolites du chlorothalonil.
En ce moment, les produits chimiques éternels comme les PFAS font parler d'eux; ils apparaissent régulièrement dans les médias. Quelle est la situation de ces substances dans les ressources en eau et dans l'eau potable à Bâle?
Notre programme d'analyse contient au total 22 PFAS. Dans l'eau du Rhin, les concentrations de PFAS sont très faibles en raison du débit important. Dans les eaux souterraines, nous trouvons quelques nanogrammes par litre de certains représentants des PFAS, la plupart se situant en dessous du seuil de détection. Après filtration sur charbon actif, nous mesurons en tout environ deux à quatre nanogrammes par litre. Les PFAS ne posent donc pas de problème dans notre eau brute et le traitement réduit encore la concentration des PFAS présents.
Et maintenant, quittons le laboratoire pour passer à la surveillance en ligne lors du captage, du traitement ou de la distribution: quelles ont été les évolutions chez IWB au cours des 37 dernières années?
La surveillance en ligne joue un rôle central dans la surveillance de l'eau du Rhin que nous utilisons pour la recharge de la nappe phréatique. Auparavant, nous utilisions pour cela un oxymètre à daphnies. Après dix ans d'utilisation, nous avons toutefois décidé il y a un an de mettre ce toximètre hors service. Les daphnies utilisées se sont révélées trop peu sensibles pour une surveillance en ligne. Parallèlement, nous mesurons toute une série d'autres paramètres dans l'eau brute: Spectroscopie UV-Vis, oxygène dissous, potentiel redox, conductivité, pH, turbidité et température. Notre logiciel d'alarme permet de traiter les données collectées et de les comparer aux valeurs d'intervention enregistrées. Jusqu'à présent, les événements qui nous ont obligés à arrêter le prélèvement d'eau du Rhin étaient très rares. Au cours des dernières années, nous avons testé de nouveaux systèmes d'analyse pour la détection des composés traces organiques et également des biomoniteurs, comme par exemple un oxymètre à algues. L'objectif est ici de continuer à développer le monitoring en ligne avec des procédés aussi sensibles que possible.
«Le monitoring en ligne joue un rôle central dans la surveillance de l'eau du Rhin que nous utilisons pour la recharge de la nappe phréatique.»
Quels thèmes dans le domaine de l'assurance qualité et de la qualité de l'eau potable vont, selon vous, particulièrement occuper les distributeurs d'eau suisses dans les années à venir? Quels sont les thèmes que la SVGW devrait aborder de manière plus intensive?
Il est certain que l'ensemble des thèmes relatifs aux composés traces issus des entreprises industrielles et à la gestion des rejets industriels dans les eaux de surface utilisées pour la production d'eau potable devraient être poursuivis avec une priorité élevée. Au printemps, un vaste catalogue d'exigences a été établi dans le cadre d'un atelier de la W-UK 2 avec des représentants du VSA et des autorités. Il est avant tout essentiel que les analyses - y compris les approches basées sur les effets - soient développées en conséquence, que l'échange avec l'industrie soit recherché et enfin que l'impulsion soit donnée pour des adaptations légales visant à exiger impérativement l'état de la technique dans le traitement des eaux usées industrielles.
Pas très simple, mais néanmoins d'une grande importance: la communication et l'information des consommateurs sur la qualité de l'eau potable. Quelle est la stratégie d'IWB en la matière?
La priorité absolue d'IWB est de communiquer de manière transparente et ouverte. En outre, nous essayons de montrer tous nos efforts pour distribuer une eau potable non seulement de qualité irréprochable, mais aussi aussi bonne que possible. Pour ce faire, nous publions régulièrement des articles sur le thème de l'eau potable, notamment sur les aspects qualitatifs, dans notre magazine clients. Comme l'exige l'OPBD, nous publions chaque année toutes les données d'analyse de l'eau potable sur le site Internet d'IWB. Ces dernières années, nous avons pu participer avec grand succès à la Nuit de l'industrie de Bâle. Le thème de l'eau potable intéresse, mobilise et enthousiasme de très nombreuses personnes. Ces contacts personnels créent la confiance.
Vous vous êtes beaucoup engagé au sein de SVGW: Participation à différentes commissions et groupes de travail et activité de formation, par exemple dans le cadre du cours de maître fontainier, du cours de garde d'eau ou du cours sur la ligne directrice de la branche W12. Quelle a été votre motivation pour cet engagement important? Qu'avez-vous pu apporter et qu'avez-vous reçu en retour?
Je trouve formidable que la branche et l'association en tant que représentante de la branche soient fortes. L'association ne peut être forte que si les membres apportent leur expertise. Nous, les grandes entreprises d'approvisionnement, avons le privilège de disposer d'un grand savoir-faire et de nombreuses possibilités grâce à un laboratoire tel que le nôtre. Mais il ne s'agit en aucun cas d'un simple don, j'ai beaucoup reçu en retour: Le réseau que j'ai ainsi pu construire et la collaboration avec mes collègues ont été très fructueux. Le travail de formation a rendu mon regard plus réaliste. Et j'ai vu où se situaient les problèmes, ce qui a pu être intégré dans le travail de réglementation. Dans l'ensemble, j'ai vécu la formation des adultes comme une grande satisfaction.
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