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Señora la Reina de Los Angeles », par proclamation du Roi Charles III d'Espagne, suffit à assurer tous les besoins en eau de cette « ville champignon » qui, en 1905 déjà, comptait 160.000 habitants. Mais la croissance démesurée et continue de la cité mit les responsables de sa vie et de son organisation dans la nécessité de voir grand. C'est ainsi que de 1908 à 1913, fut construit un aqueduc de 238 miles (380 km) de longueur qui, à travers monts et déserts, apporte à la cité les eaux de l' « Owens-River » captées dans la Sierra Nevada. Dans les vingt ans qui suivirent, pour faire face aux nouvelles nécessités d'une population qui atteignait déjà 2 millions d'habitants, cet aqueduc fut prolongé de 11 miles (17,7 km) dans la direction du Nord-Ouest, pour capter les eaux de cinq cours d'eau supplémentaires des pentes Est de la Sierra-Nevada. Enfin, pour se réserver l'avenir, et assurer tous les besoins de la ville maintenant promue au rang de métropole, qui croissaient hors de ses limités administratives proprement dites, le « Metropolitan Water District » de la Californie du Sud érigea l'une des œuvres les plus remarquables du monde : le « Great Aqueduct », qui conduit dans la Californie du Sud, au moyen d'un ouvrage de 340 miles (550 km) de longueur, les eaux du « Colorado River » captées en amont du « Parker Dam » à un débit qui peut atteindre 1 milliard de gallons par jour, soit 4 millions de mètres cubes en chiffres ronds. C'est d'ailleurs une partie de ces mêmes eaux, en provenance du Colorado, qui a été dérivée plus tard, à partir de San Jacinto, au profit de la ville de San Diego, par un aqueduc de 71 miles (114 km) de long. Or, les eaux du Colorado sont dures. Exprimée en unités américaines, cette dureté due à la présence en solution de bicarbonate de chaux, de sulfate de chaux et de sulfate de magnésie, est en moyenne de 345 p.p.m. C'est pour la réduire à environ 125 p.p.m., chiffre qui a été jugé le
Great Aqueduct », qui conduit dans la Californie du Sud, au moyen d'un ouvrage de 340 miles (550 km) de longueur, les eaux du « Colorado River » captées en amont du « Parker Dam » à un débit qui peut atteindre 1 milliard de gallons par jour, soit 4 millions de mètres cubes en chiffres ronds. C'est d'ailleurs une partie de ces mêmes eaux, en provenance du Colorado, qui a été dérivée plus tard, à partir de San Jacinto, au profit de la ville de San Diego, par un aqueduc de 71 miles (114 km) de long. Or, les eaux du Colorado sont dures. Exprimée en unités américaines, cette dureté due à la présence en solution de bicarbonate de chaux, de sulfate de chaux et de sulfate de magnésie, est en moyenne de 345 p.p.m. C'est pour la réduire à environ 125 p.p.m., chiffre qui a été jugé le plus convenable pour les consommateurs, qu'ont été adjointes aux stations filtrantes de « La Verne » pour la région de Los Angeles et d' « Alvarado » pour San Diego, les installations d'adoucissement sus-visées. Le processus de l'opération d'adoucissement est le même dans les deux installations. Il n'est autre que celui esquissé ci-avant et comporte l'action successive de la chaux et de la zéolithe. Il comprend donc deux stades. La chaux, le plus efficace agent d'adoucissement, est ajoutée en tête des bassins de sédimentation, qui jouent un rôle prépondérant dans la filtration, à laquelle doivent être soumises les eaux de Colorado du fait de leur teneur en matières solides diverses. Toute la production de l'établissement subit donc ce traitement, ainsi que la filtration qui lui fait suite. La dureté due aux sulfates de chaux et de magnésie est combattue au moyen de la zéolithe. En la circonstance, ce corps se présente sous l'aspect d'un sable blanc insoluble et au travers duquel on fait passer l'eau à traiter comme dans un filtre rapide. Celle-ci ne représente qu'une partie convenable de l'eau totale filtrée par l'un et l'autre des établissements. Sa dureté est abaissée au voisinage de zéro, de sorte qu'après son
celui esquissé ci-avant et comporte l'action successive de la chaux et de la zéolithe. Il comprend donc deux stades. La chaux, le plus efficace agent d'adoucissement, est ajoutée en tête des bassins de sédimentation, qui jouent un rôle prépondérant dans la filtration, à laquelle doivent être soumises les eaux de Colorado du fait de leur teneur en matières solides diverses. Toute la production de l'établissement subit donc ce traitement, ainsi que la filtration qui lui fait suite. La dureté due aux sulfates de chaux et de magnésie est combattue au moyen de la zéolithe. En la circonstance, ce corps se présente sous l'aspect d'un sable blanc insoluble et au travers duquel on fait passer l'eau à traiter comme dans un filtre rapide. Celle-ci ne représente qu'une partie convenable de l'eau totale filtrée par l'un et l'autre des établissements. Sa dureté est abaissée au voisinage de zéro, de sorte qu'après son mélange à l'eau simplement traitée à la chaux, la dureté de l'ensemble est ramenée au degré désiré de 125 p.p.m., précédemment indiqué. Quand le pouvoir d'adoucissement de la zéolithe a disparu à peu près complètement, ce matériau est régénéré par le passage à travers sa masse, à très faible vitesse, d'une solution de chlorure de sodium. FIG. 2. — Station de filtration et d'adoucissement de « La Verne ». Schéma de fonctionnement. 4° Caractéristiques de l'installation de « La Verne ». Ne pouvant entreprendre une description des établissements sus-indiqués, nous croyons utile de donner quelques précisions sur la consistance des filtres d'adoucissement, filtres à zéolithe de la station de « La Verne ». Cette dernière, qui fut construite initialement pour produire 100.000 M.C.D., soit 378.500 m3 par jour, a été agrandie, une première fois, en vue de lui permettre de traiter un volume d'eau double du précédent, soit 747.000 m3/j. Les emplacements nécessaires ont d'ailleurs été réservés pour pouvoir porter cette production à 1.500.000 m3/j environ. Actuellement, le nombre de filtres à zéolithe est de 48, répartis en batteries de 24 pouvant fonctionner en parallèle. Chaque filtre a une section rectangulaire intérieure utile de 21' X 34' (5,70 m X
d'une solution de chlorure de sodium. FIG. 2. — Station de filtration et d'adoucissement de « La Verne ». Schéma de fonctionnement. 4° Caractéristiques de l'installation de « La Verne ». Ne pouvant entreprendre une description des établissements sus-indiqués, nous croyons utile de donner quelques précisions sur la consistance des filtres d'adoucissement, filtres à zéolithe de la station de « La Verne ». Cette dernière, qui fut construite initialement pour produire 100.000 M.C.D., soit 378.500 m3 par jour, a été agrandie, une première fois, en vue de lui permettre de traiter un volume d'eau double du précédent, soit 747.000 m3/j. Les emplacements nécessaires ont d'ailleurs été réservés pour pouvoir porter cette production à 1.500.000 m3/j environ. Actuellement, le nombre de filtres à zéolithe est de 48, répartis en batteries de 24 pouvant fonctionner en parallèle. Chaque filtre a une section rectangulaire intérieure utile de 21' X 34' (5,70 m X 3,45 m), soit 630 sq. ft. ou 58,50 m2. La profondeur des filtres de la première batterie est de 42", soit 1,07 m. Celle de la seconde est de 49", soit 1,25 m. Le volume de zéolithe dans les filtres de la première batterie est de 2.200 cu.ft., soit 62,3 m3; celui de la deuxième batterie est de 2.500 cu.ft., soit 71 m3. Le débit journalier par filtre peut varier de 5.472.000 à 7.200.000 gallons, soit 20.300 à 27.200 m3, laissant ainsi une marge suffisante pour les réparations, nettoyages et régénérations. Entre deux régénérations successives, chaque unité peut échanger de 19.800 à 24.200 kg d'agent adoucissant. 5° Conclusions. Afin de pouvoir dégager, le cas échéant, des conclusions valables pour notre pays, nous allons préalablement traduire en unités françaises les données relatives aux eaux du « Colorado River ». Comme exposé ci-dessus, leur dureté totale exprimée en p.p.m. s'élève à 345, sur lesquelles 140 p.p.m. sont dus au sulfate de magnésie, 95 au sulfate de calcium et 130 représentent les bicarbonates. Traduites en unités françaises, les eaux en question auraient une dureté approximative de 26°. Les traitements successifs à la chaux et à la zéolithe ramèneraient cette dernière à environ 11°5
m3; celui de la deuxième batterie est de 2.500 cu.ft., soit 71 m3. Le débit journalier par filtre peut varier de 5.472.000 à 7.200.000 gallons, soit 20.300 à 27.200 m3, laissant ainsi une marge suffisante pour les réparations, nettoyages et régénérations. Entre deux régénérations successives, chaque unité peut échanger de 19.800 à 24.200 kg d'agent adoucissant. 5° Conclusions. Afin de pouvoir dégager, le cas échéant, des conclusions valables pour notre pays, nous allons préalablement traduire en unités françaises les données relatives aux eaux du « Colorado River ». Comme exposé ci-dessus, leur dureté totale exprimée en p.p.m. s'élève à 345, sur lesquelles 140 p.p.m. sont dus au sulfate de magnésie, 95 au sulfate de calcium et 130 représentent les bicarbonates. Traduites en unités françaises, les eaux en question auraient une dureté approximative de 26°. Les traitements successifs à la chaux et à la zéolithe ramèneraient cette dernière à environ 11°5 français. Or, dans notre pays, il existe très peu d'eaux captées dans les bassins calcaires, comme celui de la Seine, ayant un degré hydrotimétrique aussi faible. C'est ainsi que pour les différentes sources alimentant la Ville de Paris, le degré hydrotimétrique varie de 16,5 (valeur minimum) pour celles de la dérivation de l'Avre à 30 (valeur maximum) pour celles de la Dhuys. Les eaux de Seine ont un degré hydrotimétrique qui est de 19,20 et celles de la Marne de 24 environ. Bien que n'ayant pas de renseignements précis sur le prix de revient du traitement d'adoucissement dans les stations de « La Verne » et d' « Alvarado », il est certain que les frais consentis pour cette opération ne doivent représenter qu'une partie tout à fait modeste du prix de revient final du mètre cube d'eau. Si l'on tient compte qu'elle permet de supprimer, ou de diminuer considérablement, les dépôts qui se forment dans les chaudières domestiques et industrielles, ainsi que dans les canalisations de transport et de distribution, qu'au point de vue domestique elle autorise des économies de savon importantes, elle évite des pertes de temps et de calorique, il serait aisé de mettre en évidence par
dérivation de l'Avre à 30 (valeur maximum) pour celles de la Dhuys. Les eaux de Seine ont un degré hydrotimétrique qui est de 19,20 et celles de la Marne de 24 environ. Bien que n'ayant pas de renseignements précis sur le prix de revient du traitement d'adoucissement dans les stations de « La Verne » et d' « Alvarado », il est certain que les frais consentis pour cette opération ne doivent représenter qu'une partie tout à fait modeste du prix de revient final du mètre cube d'eau. Si l'on tient compte qu'elle permet de supprimer, ou de diminuer considérablement, les dépôts qui se forment dans les chaudières domestiques et industrielles, ainsi que dans les canalisations de transport et de distribution, qu'au point de vue domestique elle autorise des économies de savon importantes, elle évite des pertes de temps et de calorique, il serait aisé de mettre en évidence par un calcul assez simple et qui a d'ailleurs déjà été fait, que l'adoucissement est une opération qui paye. S'il ne saurait être question, dans l'état actuel des choses, de l'appliquer aux eaux calcaires qui alimentent certaines de nos grandes villes et à celles des grandes dérivations parisiennes, qui apportent à la capitale des eaux pures, distribuées telles quelles, en revanche, on doit admettre qu'elle devrait être envisagée, le cas échéant, à peu près systématiquement, quand il s'agit de nouvelles installations, en particulier quand il ne s'agit que d'éliminer la dureté carbonatée. Même en ce qui concerne la dureté due aux sulfates, il résulte des quelques renseignements donnés ci-dessus, que la place tenue dans les installations comme celles de « La Verne » et d' « Alvarado » par les bassins à zéolithe ne représente qu'une très faible partie de celle occupée par les ouvrages de sédimentation et les filtres proprement dits. Aussi, quand il s'agit d'installations nouvelles, l'adoucissement doit, le cas échéant, être étudié pour toutes les eaux ayant un degré hydrométrique supérieur à 25. Si sa réalisation n'implique pas de complications insurmontables, tant au point de vue de la construction qu'à celui de l'exploitation ultérieure, elle doit être poursuivie
la capitale des eaux pures, distribuées telles quelles, en revanche, on doit admettre qu'elle devrait être envisagée, le cas échéant, à peu près systématiquement, quand il s'agit de nouvelles installations, en particulier quand il ne s'agit que d'éliminer la dureté carbonatée. Même en ce qui concerne la dureté due aux sulfates, il résulte des quelques renseignements donnés ci-dessus, que la place tenue dans les installations comme celles de « La Verne » et d' « Alvarado » par les bassins à zéolithe ne représente qu'une très faible partie de celle occupée par les ouvrages de sédimentation et les filtres proprement dits. Aussi, quand il s'agit d'installations nouvelles, l'adoucissement doit, le cas échéant, être étudié pour toutes les eaux ayant un degré hydrométrique supérieur à 25. Si sa réalisation n'implique pas de complications insurmontables, tant au point de vue de la construction qu'à celui de l'exploitation ultérieure, elle doit être poursuivie pour ramener la dureté totale à un degré compris entre 10 et 15. Comme nous l'avons vu ci-avant, par ses conséquences invisibles mais certaines, cette opération rentre dans la catégorie de celles susceptibles d'avoir une influence non négligeable dans la lutte pour l'amélioration de la productivité de notre pays. XVI. — La fluoruration des eaux. a) Son but. Cette méthode qui, à notre connaissance, n'a été jusqu'ici mise en œuvre qu'aux Etats-Unis, consiste dans l'addition à l'eau d'alimentation d'une quantité convenable d'ion fluor, en général sous forme de fluorure de sodium, dans un but de prophylaxie des caries dentaires. Ce mode de traitement se différence donc nettement de tous ceux que nous avons envisagés jusqu'ici, puisqu'il a pour but, non pas l'élimination de composés ou de microorganismes nocifs, en un mot l'épuration, mais l'addition d'un élément jugé utile si ce n'est indispensable à la santé humaine. D'autres méthodes rattachables à ce principe général ont été appliquées par les techniciens sanitaires des Etats-Unis, par exemple, l'adjonction périodique à l'eau de petites quantités d'iode dans certaines régions du Nord des Etats-Unis (Wisconsin, Michigan, Ohio) où, par suite d'une déficience des eaux d'alimentation en ce métalloïde, le goitre sévit à l'état endémique. Mais
— La fluoruration des eaux. a) Son but. Cette méthode qui, à notre connaissance, n'a été jusqu'ici mise en œuvre qu'aux Etats-Unis, consiste dans l'addition à l'eau d'alimentation d'une quantité convenable d'ion fluor, en général sous forme de fluorure de sodium, dans un but de prophylaxie des caries dentaires. Ce mode de traitement se différence donc nettement de tous ceux que nous avons envisagés jusqu'ici, puisqu'il a pour but, non pas l'élimination de composés ou de microorganismes nocifs, en un mot l'épuration, mais l'addition d'un élément jugé utile si ce n'est indispensable à la santé humaine. D'autres méthodes rattachables à ce principe général ont été appliquées par les techniciens sanitaires des Etats-Unis, par exemple, l'adjonction périodique à l'eau de petites quantités d'iode dans certaines régions du Nord des Etats-Unis (Wisconsin, Michigan, Ohio) où, par suite d'une déficience des eaux d'alimentation en ce métalloïde, le goitre sévit à l'état endémique. Mais elles sont loin d'avoir pris l'extension que connaît à l'heure actuelle la méthode de fluoruration des eaux. Pour bien comprendre les buts et les modalités de cette dernière, il est essentiel d'exposer tout d'abord un certain nombre de notions fondamentales relatives à la biochimie et à la toxicologie du fluor. b) Historique. Le fluor constitue en effet un exemple typique d'élément exerçant sur l'organisme des actions très différentes suivant les doses auxquelles il est administré. De très faibles doses exercent un effet favorable, alors que des doses un peu plus élevées, bien qu'encore très minimes, entraînent des effets nocifs. C'est ainsi que dès 1916, Black et McKay décrivirent une affection dentaire sévissant à l'état endémique chez les habitants de Colorado Springs dans l'état du Colorado. Elle affectait particulièrement les enfants et se caractérisait par l'apparition au niveau de l'émail, de taches particulières, d'où le nom d'émail taché (mottled enamel) donné à cette affection. Margaret Smith et ses collaborateurs de l'Université d'Arizona montrèrent que la maladie devait être à rattacher à la richesse relative en fluor (3,8 mg à 7,15 mg par litre) (les eaux de boisson consommées dans ces régions. Il s'agissait donc d'une intoxication chronique par le fluor, ou
b) Historique. Le fluor constitue en effet un exemple typique d'élément exerçant sur l'organisme des actions très différentes suivant les doses auxquelles il est administré. De très faibles doses exercent un effet favorable, alors que des doses un peu plus élevées, bien qu'encore très minimes, entraînent des effets nocifs. C'est ainsi que dès 1916, Black et McKay décrivirent une affection dentaire sévissant à l'état endémique chez les habitants de Colorado Springs dans l'état du Colorado. Elle affectait particulièrement les enfants et se caractérisait par l'apparition au niveau de l'émail, de taches particulières, d'où le nom d'émail taché (mottled enamel) donné à cette affection. Margaret Smith et ses collaborateurs de l'Université d'Arizona montrèrent que la maladie devait être à rattacher à la richesse relative en fluor (3,8 mg à 7,15 mg par litre) (les eaux de boisson consommées dans ces régions. Il s'agissait donc d'une intoxication chronique par le fluor, ou fluorose. Ces constatations ont attiré l'attention sur le rôle du fluor dans le maintien d'un bon état sanitaire au niveau des dents. Les nombreuses recherches effectuées depuis cette époque ont montré, entre autres, que le fluor existait dans l'émail dentaire sous forme d'une combinaison microcristallisée du type de l'apatite naturelle de formule générale : 3 (PO4)2 Ca3 + X2 Ca dans laquelle X2 Ca peut être F2 Ca (fluoroapatite), (OH)2 Ca (hydroxyapatite) ou CO3 Ca (carbonate d'apatite). Dean et ses collègues furent ainsi amenés à étudier l'influence de la teneur en fluor des eaux de boisson sur la fréquence des caries dentaires. Leurs statistiques ont porté sur 7.257 enfants, âgés de 12 à 14 ans, de 21 cités appartenant à 4 états des U.S.A.; elles ont souligné de manière extrêmement nette que la fréquence des caries dentaires était inversement proportionnelle à la teneur en fluor des eaux. c) Développement de la fluoruration. Ces constatations ont conduit les hygiénistes américains à préconiser l'adjonction de dérivés de fluor aux eaux trop pauvres en ce métalloïde, comme le sont par exemple les eaux du lac Michigan (moins de 0,10 g par mètre cube) et des grands lacs en général. Le point capital consiste
de formule générale : 3 (PO4)2 Ca3 + X2 Ca dans laquelle X2 Ca peut être F2 Ca (fluoroapatite), (OH)2 Ca (hydroxyapatite) ou CO3 Ca (carbonate d'apatite). Dean et ses collègues furent ainsi amenés à étudier l'influence de la teneur en fluor des eaux de boisson sur la fréquence des caries dentaires. Leurs statistiques ont porté sur 7.257 enfants, âgés de 12 à 14 ans, de 21 cités appartenant à 4 états des U.S.A.; elles ont souligné de manière extrêmement nette que la fréquence des caries dentaires était inversement proportionnelle à la teneur en fluor des eaux. c) Développement de la fluoruration. Ces constatations ont conduit les hygiénistes américains à préconiser l'adjonction de dérivés de fluor aux eaux trop pauvres en ce métalloïde, comme le sont par exemple les eaux du lac Michigan (moins de 0,10 g par mètre cube) et des grands lacs en général. Le point capital consiste à réaliser une concentration suffisante en ion fluor sans atteindre les taux susceptibles de provoquer les accidents de fluorose. De ce point de vue, il est admis que la concentration optimale est de 1 g par mètre cube et la concentration à ne pas dépasser de 1,5 g par mètre cube, mais il faut peut-être tenir compte en outre de la quantité consommée, qui augmente naturellement dans les régions chaudes, et aussi du régime alimentaire. Le dérivé fluoré le plus utilisé est le fluorure de sodium, mais on utilise également le fluosilicate de sodium et parfois même, comme à Madison, capitale du Wisconsin, l'acide fluorhydrique. Comme on n'utilise jamais le fluor lui-même, beaucoup trop dangereux à manipuler, l' « American Water Works Association » préfère dénommer la méthode « fluoridation » au lieu de « fluorination ». En accord avec cette remarque, nous avons adopté le terme de fluoruration. L'addition des composés fluorés à l'eau s'effectue, comme d'ailleurs celle des autres composés chimiques, par des distributeurs automatiques (feeders). On réalise en général d'abord une solution ou une suspension relativement concentrée qui est ensuite mélangée à l'eau alors qu'elle sort des filtres, mais avant la chlorination finale pour éviter l'interférence du
cube, mais il faut peut-être tenir compte en outre de la quantité consommée, qui augmente naturellement dans les régions chaudes, et aussi du régime alimentaire. Le dérivé fluoré le plus utilisé est le fluorure de sodium, mais on utilise également le fluosilicate de sodium et parfois même, comme à Madison, capitale du Wisconsin, l'acide fluorhydrique. Comme on n'utilise jamais le fluor lui-même, beaucoup trop dangereux à manipuler, l' « American Water Works Association » préfère dénommer la méthode « fluoridation » au lieu de « fluorination ». En accord avec cette remarque, nous avons adopté le terme de fluoruration. L'addition des composés fluorés à l'eau s'effectue, comme d'ailleurs celle des autres composés chimiques, par des distributeurs automatiques (feeders). On réalise en général d'abord une solution ou une suspension relativement concentrée qui est ensuite mélangée à l'eau alors qu'elle sort des filtres, mais avant la chlorination finale pour éviter l'interférence du chlore dans le dosage colorimétrique de l'ion fluor. Comme il s'agit de produits toxiques, des précautions sont prises pour protéger les manipulateurs, en particulier contre l'inhalation de poussières (aspirateurs, masques spéciaux, etc.). Par ailleurs, pour parer à un dérèglement éventuel des appareils, il y a en général des dispositifs de contrôle automatique de concentration en ion fluor, déclenchant par exemple une sonnerie d'appel si les taux nécessaires sont dépassés, ou au contraire insuffisants. Cette méthode, d'un coût peu élevé (environ 50 cents pour 1.000 m3 à Evanston) est déjà appliquée par plus de trente municipalités, en particulier : Newburgh dans l'Etat de New-York, Marshall dans le Texas, Lewiston dans l'Idaho, Grand Rapids dans le Michigan, Evanston dans l'Illinois, Sheboygan, Janesville, Madison et Fort Atkinson dans le Wisconsin. Dans ce dernier Etat, d'autres cités vont incessamment envisager de la mettre en œuvre, Milwaukee par exemple, dont l'installation, d'ailleurs extrêmement moderne, de distribution automatique de fluosilicate de sodium est toute prête à fonctionner. La question se pose évidemment de savoir si les eaux artificiellement fluorées auront le même pouvoir préventif que les naturelles. Bien que les résultats déjà obtenus (appréciés par comparaison avec des cités voisines prises comme témoins) soient en général