PARTIE 1 (8 points) - NOURRIR L'HUMANITÉ

En 2010 selon l’ONU, 884 millions de personnes dans le monde n'avaient pas accès à une eau potable de qualité et plus de 2,6 milliards ne disposaient pas d'installations sanitaires de base. De ce fait deux millions de personnes, pour la plupart des jeunes enfants, meurent chaque année des suites de maladies (choléra, diarrhées, légionellose) causées par une eau impropre à la consommation.

Pour pallier ce problème, la désinfection de l’eau par le solaire est possible (procédé de SODIS). Ce procédé consiste à exposer à la lumière solaire pendant 6 heures, l’eau que l’on veut débarrasser de ses microorganismes pathogènes parmi lesquels de nombreux coliformes fécaux. Une notice explicative est proposée aux populations afin d’assurer la mise en oeuvre du procédé dans les conditions optimales.

Le procédé de SODIS (Désinfection solaire de l’eau)



Source : http://www.sodis.ch

 

Document 1 : quelques paramètres de potabilité d’une eau.
D’après http://www.eaufrance.fr

En France, les critères de qualité, très stricts, sont fixés par le Ministère des Affaires sociales et de la Santé avec le Conseil Supérieur d’Hygiène Publique. Les normes portent sur :
Qualité microbiologique    L’eau ne doit contenir aucun microorganisme pathogène (virus, bactérie).
Qualité chimique    Les substances chimiques autres que les sels minéraux font l’objet de normes très strictes. Ainsi des micropolluants tels que l’arsenic, le chrome, le nickel et certains hydrocarbures ne sont tolérés qu’à hauteur du millionième de gramme par litre à cause de leur toxicité.
Qualité physique et gustative    Les substances chimiques autres que les sels minéraux font l’objet de normes très strictes. Ainsi des micropolluants tels que l’arsenic, le chrome, le nickel et certains hydrocarbures ne sont tolérés qu’à hauteur du millionième de gramme par litre à cause de leur toxicité.



Document 2 :



D'après : http://www.sodis.ch

Remarques :
- Les coliformes fécaux vivent dans l’intestin humain (à 37°C et à l’obscurité).
- Les radiations ultra-violettes (UV) font partie du spectre des ondes électromagnétiques émises par le Soleil et parvenant sur Terre.
La dose d’UV utilisée est de 140 Wh.m-2. Elle correspond à celle reçue au cours d’une journée peu ensoleillée.

 

Document 3 : la thermorésistance de microorganismes pathogènes
Microorganismes Durée et température nécessaires pour une destruction complète
Entérovirus   60 minutes à 62 °C
Rotavirus 30 minutes à 63 °C
Coliformes fécaux   1 minute à 80 °C
Salmonelles    6 minutes à 62°C ou 60 minutes à 58°C
Shigella 6 minutes à 61°C ou 60 minutes à 54°C

D'après : http://www.sodis.ch

 COMMENTAIRE RÉDIGÉ :

Actuellement dans les pays situés dans des zones à fort ensoleillement, ne proposant pas un accès à l’eau potable à l’ensemble de leur population, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) préconise l'utilisation du procédé de SODIS pour traiter l'eau consommée à domicile.

Montrez en quoi ce procédé de désinfection solaire améliore la qualité de l’eau sans pour autant permettre de respecter tous les paramètres de potabilité.

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

Corrigé personnel (forme non respectée)
Pour pouvoir être désinfectée de façon efficace l'eau doit d'abord avoir une faible turbidité (eau claire = peu trouble), le trouble était essentiellement du à la charge d'argiles ( petites particules qui empêchent alors le rôle désinfectant de la lumière) on doit filtrer les eaux troubles préalablement à leur exposition, mais ce n'est pas un problème de santé, juste d'efficacité de la méthode.
La méthode comporte deux volets : le chauffage vers 60°C et l'exposition longue (6h) aux U.V. dans une bouteille en plastique (plus perméable aux U.V.A).
Cependant, la méthode ne permet que de détruire la quasi-totalité et non pas la totalité - 98% selon le doc 2- des germes. En effet, le doc3 nous apprend que la plupart des bactéries ne sont pas thermorésistantes et meurent aux alentours de 60°C, si le temps d'exposition est supérieur à une heure. Les bactéries de type coliformes (bactéries de l'espèce Escherichia coli) sont davantage thermorésistantes (80°C est la température conseillée pour les détruire) et  doivent donc subir un long temps d'exposition à 50°C et aux U.V. pour être éradiqués après un chauffage à 50°C et l'exposition aux ultra-violets (U.V.). Les unicellulaires eucaryotes parasites (Protozoaires) non cités ici mais bien présent dans les eaux contaminées par la matière organique, sont eux aussi peu résitants à la chaleur, sauf sous forme d'œuf. Les virus ne sont pas vivants (les virus n'étant pas des organismes, le mot de microorganisme est mal choisi) mais sont inactivés plus rapidement que les bactéries : on peut penser que le traitement aux U.V. les détruit. Donc on ne peut pas dire que le traitement solaire est stérilisant.
Enfin, même si l'on considère que les paramètres biologiques de potabilité (doc 1) sont respectés (plus aucun "germe" pathogène), les paramètres chimiques et physiques peuvent tout-à-fait être en dehors des normes de potabilité. L'eau peut même être toxique du fait de la présence de toxines ou de métaux toxiques... Le traitement à la lumière étant alors totalement inefficace pour ce type de pollution.
On peut donc dire que le traitement solaire est un moyen d'améliorer la potabilité mais non de garantir celle-ci.
On pourra noter que le traitement solaire est plutôt appliqué dans les programmes récents à la désinfection des selles humaines qui peuvent alors servir d'engrais (toilettes sèches) en évitant de polluer les eaux superficielles et phréatiques.

autres renseignements sur la méthode:http://www.wikiwater.fr/e19-le-traitement-par-exposition.html


  Corrigé- Barême officiel
L'argumentation permet à l'élève, en réponse à un problème scientifique, d'aboutir à une explication étayée par des éléments de preuves (ou arguments) mis en relation.
Argumentaire satisfaisant
1 . Problématique respectée ;
2. Bonne mise en relation des arguments avec la problématique (au moins 4 issus des docs bien mis en relation)
3. Argumentaire correctement rédigé		 Argumentaire non satisfaisant
Problématique non prise en compte (ni implicite, i explicite)
OU
Une mise en relation maladroite (manque d'arguments et/ou de connecteurs)
OU
Une rédaction maladroite (syntaxe / orthographe très défaillantes nuisibles à la compréhension, argumentaire mal rédigé)		 Aucun argumentaire
Uniquement des idées juxtaposées sans lien entre elles ni lien avec la problématique posée
Les éléments scientifiques sont solides (complets et pertinents).
On considérera que cela est comlplet s'il y a au moins 2 autres arguments (culturels Ou issus des connaissances).		 Des éléments scientifiques incomplets.
On mettra 7 s'il y a en plus soit un argument culturel soit un argument issu des connaissances		 Des éléments scientifiques solides et bien choisis (au moins cinq issus des différents domaines docs et/ou connaissances et/ou culturel). Des éléments scientifiques incomplets ou mal choisis Des éléments scientifiques corrects Des éléments scientifiques incorrects
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Les éléments de correction :
Descripteurs (génériques)
 Indicateurs (éléments de correction spécifiques à chaque sujet)
Rédaction de l’argumentaire
Qua li té d e l’ a rgum e nta ire :
o Problématique énoncée et respectée
o Nombre suffisant d’arguments
o Texte personnel sans paraphrase ni citations intégrales des textes des documents
o Enchaînement cohérent des idées scientifiques avec utilisation rigoureuse des connecteurs logiques (« donc » et/ou de « parce que » ...)
o Réponse à la problématique présente et correcte
Qualité de l’expression écrite :
o respect de la forme d’expression attendue o qualité de l’orthographe et la grammaire...
 Problématique(s) possible(s) attendue(s) :
Le procédé de SODIS permet-il de rendre potable une eau quels que soient les polluants qu’elle contient ?
Les arguments scientifiques sont suffisants si le candidat utilise les notions incontournables suivantes :
- Une augmentation de la température ou une exposition aux UV suffisantes peuvent permettre d’éliminer la plupart des bactéries pathogènes de l’eau.
- L’action combinée des deux facteurs (augmentation de température, exposition aux UV) permet d’améliorer davantage la qualité bactériologique de l’eau.
- La filtration préalable et le procédé SODIS ne garantissent pas la potabilité de l’eau car aucun des deux ne modifie sa qualité chimique.
Qualité de la réponse à la problématique donnée : (on attend du candidat qu’il ait expliqué que) :
Grâce à l’action combinée de la température et des rayons UV, le procédé permet d’améliorer la potabilité bactériologique d’une eau en détruisant des microorganismes pathogènes, à condition de respecter un temps d’exposition minimal.
La filtration permet d’améliorer les qualités physiques et gustatives de l’eau mais pas sa potabilité chimique.
Des éléments scientifiques solides (complets, pertinents), utilisés à bon escient en accord avec le sujet...
- Issus des documents
- Issus des connaissances (qui intègrent les
connaissances acquises dans d’autres
champs disciplinaires)
(le candidat doit saisir des informations des documents et en faire des arguments sans qu’il soit exigé qu’il cite chaque document source de façon explicite)
 Issus des documents :
(détail des informations présentes dans chaque document)
- doc de l’introduction :
La filtration retient les particules solides
en suspension dans l’eau.
- doc 1 : En France, l’eau destinée à la consommation
doit respecter des paramètres de potabilité microbiologique, chimique et organoleptiques (physique et gustatif).
- doc 2 : Les rayons UV font partie du spectre électromagnétique émis par le soleil L’exposition pendant 1h de coliformes fécaux aux UV (140 Wh.m-2) ou à une température de 50°C , entraîne la mort d’une partie d’entre eux (moins de 30%). L’action combinée des deux facteurs conduit à la mort de presque tous les coliformes fécaux (effet synergique).
- doc 3 : L’exposition de 60 minutes à des températures proches de 60°C garantit la destruction de la plupart des microorganismes pathogènes. Les coliformes fécaux sont détruits s’ils sont soumis durant une minute à une température de 80 °C (température non atteinte sur un toit en plein soleil).
Issus des connaissances :
- La connaissance de la biologie des microorganismes, dont certains sont pathogènes, permet d’envisager des techniques qui visent à empêcher leur développement dans les aliments.
Dont des connaissances issues d’autres champs disciplinaires (si cela est possible au regard du sujet) ; au moins un élément parmi ces possibilités (liste non exhaustive : le candidat peut proposer d’autres éléments recevables) :
- contexte économique des pays en voie de développement ;
- problèmes sanitaires, dans certains pays, qui empêchent l’accès à l’eau potable ;
- normes de potabilités variables selon les pays.