Chloration (désinfection)

• Très faible coût du chlore, et manipulation aisée des formulations industrielles.
• Relativement faible toxicité à moyen et long terme (stabilité relative) ;
• Persistance jugée raisonnable dans l'eau potable traitée[12], avec une faible rémanence environnementale (par rapport à d'autres désinfectants, surtout ceux à base de métaux toxiques tels que le mercure ou le chrome autrefois utilisés) ;
• Large spectre antimicrobien (bactéricide, fongicide, virucide , etc.), à dosage et temps de traitement suffisant.
• Activité favorablement influencée par la température (augmentation 30 % de 50 à 60 °C selon FAO[15]) ;
• Utilisation possible en milieu alcalin (favorable au nettoyage, mais ne remplace en aucun cas un détergent) ;
• Peu moussant à non moussant (plus efficace pour désinfecter) ;
• Facile à utiliser, solubiliser dans l'eau et à rincer à l'eau ;
• Utilisable facilement (en nettoyage comme pour la désinfection) ;
• Ne colore pas[12].

• Si certains microorganismes comme les Campylobacter sont très facilement éliminés par le chlore ou l'ozone[16], des phénomènes de chlororésistance peuvent apparaitre chez certaines bactéries (notamment en cas d'usage généralisé, inadéquat ou constant de la chloration). De même certaines amibes et les formes enkystées de certains parasites entériques résistent facilement aux doses de chlore qu'il est recommandé de ne pas dépasser pour la santé humaine (c'est le cas par exemple de Giardia et plus encore Cryptosporidium[17]), ce qui peut notamment poser problème dans les piscines[18]. L'eau doit alors être filtrée de manière poussée puis éventuellement désinfectée par précaution.
• instabilité des désinfectants chlorés à la chaleur ;
• Perte d'efficacité au stockage en quelques mois ;
• Faible durée de protection (en raison de la volatilité et de la réactivité du chlore) ;
• Le pouvoir désinfectant du chlore diminue en présence de matières organiques (peu pratique pour désinfecter des milieux ou eaux turbides ou des eaux transparentes mais néanmoins riches en certains composés organiques) ;
• Le chlore en réagissant avec certains composés organiques naturels crée des sous-produits toxiques ou écotosiques (dont les trihalogénométhanes (THM) et de l'acide haloacétique (AHA) qui sont cancérogènes et doivent donc être surveillés dans les réseaux d'eau potable). L'OMS estime néanmoins que les risques pour la santé de ces sous-produits, restent faibles au regard de ceux induits par une désinfection inadéquate de l'eau ;
• Corrosion ou fragilisation de certains plastiques et corrosion de nombreux métaux (dont l'inox) si le pH du milieu est inférieur à huit. La corrosion est aggravée si l'eau de préparation contient déjà des chlorures ;
• Risques de création de nouvelles molécules toxiques, de produits de dégradation indésirables ou de synergies toxiques du chlore avec des molécules toxiques ou « précurseurs » déjà présente dans l'eau[19] ;
• Risques d'accident grave en cas de mélange avec un acide ;
• Un rejet important de chlore à l'égout peut inhiber l'efficacité d'une station d'épuration, d'un lagunage naturel ou autre système d'épuration biologique ;
• déclenchement de réactions allergiques (chlorosensibilité) ;
• Peut tacher, ronger ou décolorer certains tissus ou d'autres matières ;
• sélection de souches chlororésistantes de bactéries ou d'autres microorganismes, éventuellement pathogènes ;
  À la différence des virus et bactéries végétatives, certaines bactéries (formant des endospores ou biofilms plus ou moins chlororésistants), certains champignons et de protozoaires sont plus résistants au chlore, naturellement, et/ou par mutations sélectionnées par un contact répété ou chronique avec l'hypochlorite ;
• Activité du chlore inhibée par la présence d'ions de métaux lourds, d'un biofilm, ou sur les parois, à basse température, à pH faible, ou en présence d'un rayonnement UV[12] ;
• Problèmes d'odeur dans et autour des installations[20], (avec possible dégradation de la qualité de l'air intérieur dans le cas des piscines ou d'un lieu de travail où le chlore peut parfois contribuer à une véritable pollution de l'air intérieur)
• problèmes de mauvais goût (chloré) conféré à l'eau ;
• problèmes liés à l'ingestion involontaire d'eaux fortement chlorés et contenant des sous produits chlorés. Les chloroisocyanurates se décomposent lentement en chlore et en acide cyanurique et ils ne sont pas métabolisés, traversant l'organisme en étant éliminé par l'urine, ce qui en fait un traceur de l'eau ingérée. Une étude indirecte (par mesure du taux de chloroisocyanurates dans l'urine) a conclu que les enfants et adolescents jouant ou nageant en piscine ingèrent en nageant environ deux fois plus d'eau que les adultes (en moyenne 37 ml pour les enfants et 16 ml par les adultes (en 45 min de natation), selon cette méthode indirecte)[21]). Plus de 1 % des personnes interrogées avouent néanmoins avaler plus de l'équivalent d'une petite cuillère d'eau lors d'activités récréatives dans l'eau[22]. Les plongeurs sous-marins en absorbent plus. Selon une étude néerlandaise de 2006, les plongeurs professionnels avalent en moyenne 9,8 mL d'eau marine et 5,7 mL d'eau douce de surface par plongée, et les plongeurs amateurs avalent 9,0 ml d'eau de mer et 13 ml d'eau douce lors de leurs activités récréationnelles ; ils se montrent plus prudent en rivière ou canal (3,2 ml ingéré) contre 20 ml d'eau en plongée en piscine)[23].

À la suite d'un premier rapport sur les effets sanitaires et les valeurs toxicologiques de référence, l'Institut de veille sanitaire (InVS) a en France évalué les risques sanitaires liés aux sous-produits de la chloration de l’eau potable, concluant en juin 2007[27] que les pathologies induites par la surchloration seraient en nombre trop faible pour être observables par un système de surveillance épidémiologique normal.
À partir de l’étude de onze sites desservant 900 000 personnes, des scénarios d’exposition (moyens et élevés) ont été calculés pour la population générale (vie entière) et les femmes enceintes (exposition le temps d’une grossesse), en prenant en compte l’absorption orale, respiratoire et cutanée, c'est-à-dire l’exposition par la boisson, la douche et le bain. Mais l’InVS n’a pu conclure, faute de données toxicologiques suffisantes.
Seuls les effets cancérigènes et reprotoxiques du chloroforme (trichlorométhane) contenu dans l’eau de distribution ont été caractérisés, concluant à un excès de risque individuel de 3,3 10^-6 à 3,1 10^-4, c’est-à-dire très minime pour le risque cancérigène. Le ratio d’exposition critique serait de 0,1 à 5,36 pour le risque reprotoxique, selon les scénarios d’exposition.
La « surchloration » ne s’est pas traduite par un taux plus important de sous-produits sur les sites étudiés.
L’excès de risque dépasse le seuil d’acceptabilité de l’OMS (un cas supplémentaire de cancer par an pour 100 000 personnes), mais l’impact sanitaire du trichlorométhane dans la population étudiée (+ 0,25 à + 1,7 cas/an pour le cancer colorectal ou le cancer de la vessie) est trop faible pour être observable par l’épidémiologie existante.

L’InVS considère que, faute de connaissances toxicologiques suffisantes, on ne peut évaluer une éventuelle surincidence des cancers liés à l’ensemble des SPC, et qu’il faudrait notamment mesurer les taux de trihalométhane dans les réseaux d’eau potable, et le transfert de ces molécules chlorées à l’air ou via la peau et les muqueuses. Il faudrait aussi mieux connaître les habitudes des Français en termes d’usage de l’eau du robinet (douche, bain, fréquence, durée, etc.) ainsi que disposer de données sur les dimensions des salles de bain, ce qui permettrait de mieux évaluer l’exposition des populations aux polluants hydriques.
En novembre 2003, le plan français vigipirate, a préconisé[28] de maintenir ou augmenter la chloration pour un taux d'au moins 0,3 milligramme de chlore libre par litre (mg/l) « en sortie des réservoirs » et rester au moins à 0,1 mg/l « en tout point du réseau de distribution ».
Seul le trihalométhane (THM), dont une étude espagnole a montré qu’il était associé à une augmentation du risque de cancer de la vessie, est en France surveillé en continu.

L’InVS recommande de limiter au maximum la formation des sous-produits de chloration, notamment en filtrant la matière organique avant l’étape de désinfection, et en optimisant les méthodes de désinfection.

En 2020, lors de l'épisode du Covid-19 certaines municipalités ont augmenté les taux de chlore passant de 0.3 mg/l à 0.5 mg/l. Cette décision n'a pas été évaluée scientifiquement quant aux impacts positifs ou négatifs sur la santé[29].

Les rejets de centrales nucléaires comptent parmi les plus gros rejets de chlore ou de sous-produits de la désinfection par chloration dans l'environnement fluvial[30] ou marin. L'eau de leurs rejets y a en outre été à la fois chlorés et réchauffés, ce qui cause un double choc pour les organismes aquatiques, dans le circuit de refroidissement lui-même (c'est l'objectif de la chloration), mais aussi en aval de l'émissaire de rejet, dans le panache chloré et réchauffé où des relevés faits par le CNEXO, l'ISTPM puis Ifremer en France durant plusieurs années ont mis en évidence d'importantes modifications en aval des rejets de ces centrales :

• « prolifération de bactéries thermophiles » ;
• « diminution de la production primaire (photosynthèse) en période de chloration par décoloration des algues planctoniques microscopiques (phytoplancton) » ;
• « mortalité d'environ 30 % des œufs de sole au cours du transit (pouvant être estimée à 100 % pour d'autres espèces comme le sprat) » ;
• « mortalité de larves et juvéniles de poissons (surtout clupéiformes: sprat, hareng et anchois) sur les grilles de filtration » ;
• « action sur le taux de fertilité d'algues benthiques » ;
• « attraction de certaines espèces de poissons (notamment le bar) ».
• La combinaison du choc thermique et chloré affecte différemment les espèces marines qui le subissent, certaines en meurent et d'autres y sont plus résilientes et alors d'autant plus susceptibles de blooms planctoniques ou bactériens que leur niche écologique a été libérée d'espèces concurrentes par l'effet biocide du chlore.
  Des expériences en laboratoire sur des eaux brutalement réchauffées de 10, 12, 15 et 17 °C puis refroidies, avec différents taux de chlore libre dans de l'eau de mer filtrée, mais contenant encore du phytoplancton cellulaire ont confirmé que la reprise de croissance du phytoplancton après la chloration et le choc thermique est fortement retardée[31] ; avec une synergie aggravante entre le choc thermique et le choc biocide du chlore (qui est le principal facteur déterminant la durée de l'inhibition du plancton[31]) ; Avec 1 mg/L de chlore dans l'eau, le retard de reprise de croissance des microalgues est supérieur à 12 jours, et le choc thermique est encore moins supporté par les cellules dont les parois ont été dégradées par le chlore, alors que l'effet thermique serait même sans conséquences (ou parfois aurait même un effet dopant[31]) sur les populations de microorganismes adaptées aux eaux chaudes, au détriment toutefois des espèces d'eaux froides[31]. La durée du palier thermique allonge la durée d'inhibition de la reprise de croissance du phytoplancton survivant. De même la durée d'exposition au chlore accroit le taux de mortalité du phytoplancton (dans un dispositif expérimental « le chlore injecté à 0,5 mg/L en l'absence de choc thermique, cause une mortalité (du phytoplancton) dont le taux augmente, avec la durée d'exposition au biocide. L'association du choc thermique à l'injection de 0,5 mg/ L provoque une destruction quasi totale des cultures à l'exception de celles exposées seulement 5 minutes à partir de 12 et 16 °C de températures initiales. Le chlore injecté à 1 mg/L détruit presque totalement les cultures en moins de 10 jours, avec ou sans variations thermiques »[31]).
  Ces expériences ont conclu à « la toxicité d'une injection de chlore même à la concentration la plus faible (0,5 mg/L) ; cette toxicité est accrue par l'addition de chocs thermiques ». Une expérience précédente (en 1972) a montré que la production primaire chute entre l'entrée et la sortie du circuit de refroidissement à eau de la centrale nucléaire de Long Island où une chloration moyenne de 1 ppm à la prise (soit 0,4 ppm au rejet) provoquait une chute de 83 % de la production primaire, pour un réchauffement moyen de l'ordre de 12 °C[32], ce type d'effets ayant aussi été confirmé en 1975 par Brian[33].

D'autres effets négatifs peuvent être dus aux sous-produits de la chloration. Ainsi en France une étude des rejets chlorés d'une centrale nucléaire dans un cours d'eau (la Meuse, en l’occurrence) a conclu en 1986 qu’« une chloration excessive de l'eau pourrait conduire à d'importantes concentrations en organohalogénés non volatils. L'absorption UV pourrait être un des paramètres qui permettrait de définir les périodes défavorables à la chloration des circuits de refroidissement »[30].

• La verdunisation des eaux, de Philippe Bunau-Varilla[36], qui présente notamment l'« Autojavelliseur automatique Bunau-Varilla » (du nom du chef de bataillon qui l'a inventé), utilisant de faibles doses de chlore permettant de ne pas donner trop de goût à l'eau.
• Stéphanie Vandentorren, Frédéric Dor, Nathalie Bonvallot (), Évaluation des risques sanitaires des sous-produits de chloration de l’eau potable ; Partie 1 - Caractérisation des dangers : effets sanitaires et valeurs toxicologiques de référence , InVS, PDF, 44 p