Composition et qualité de l’eau

1. Quelle est la composition de l’eau ?
2. Teneur en sels minéraux : quelques exemples
3. Comment évaluer la qualité de l’eau ?
4. Pollutions ponctuelles ou diffuses

1. Quelle est la composition de l’eau ?

La molécule d’eau est constituée par l’association de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, et désignée selon la formule chimique bien connue « H₂O ».

Le cycle de l’eau débute avec la formation de gouttes de pluie au sein des nuages, suite à l’évaporation des eaux de surface (océans, mers, lacs, cours d’eau).
Au cœur des nuages, une goutte d’eau peut déjà contenir différents éléments (poussières, substances dissoutes), généralement à de faibles concentrations.

Lors des précipitations, en fonction de son parcours, l’eau se charge plus ou moins en éléments dissous, particulaires, et en microorganismes (bactéries) selon qu’elle ruisselle en surface et rejoint les cours d’eau, ou qu’elle s’infiltre dans le sol et le sous-sol.

Lorsqu’elle s’infiltre dans le sous-sol et qu’elle rejoint la nappe souterraine, elle se charge en sels dissous, à des concentrations d’autant plus importantes que les roches traversées sont solubles et que le temps de séjour dans l’aquifère   est long (temps de percolation). La plupart du temps, elle s’appauvrit en éléments particulaires du fait de la filtration au sein de la roche, contrairement à l’eau des cours d’eau qui transportent des sédiments (ex. : limons).

Chaque eau est unique et sa nature dépend de la composition chimique des roches qu’elle traverse. Il n’existe donc pas une, mais des qualités de l’eau.

2. Teneur en sels minéraux : quelques exemples

Le tableau ci-dessous présente la teneur en sels minéraux pour 3 exemples en région Centre-Val de Loire, qui correspondent à des contextes hydrogéologiques différents. Il rassemble les concentrations en « éléments majeurs » contenus dans l’eau.

Exemples de qualité de l’eau, pour des contextes hydrogéologiques différents

Valeurs moyennes (source : http://www.ades.eaufrance.fr)

NB : la conductivité électrique de l’eau constitue un indicateur de la teneur en sels minéraux. En effet, plus la teneur est importante, plus la conductivité est élevée.

A travers cet exemple, on voit que la composition des eaux souterraines peut être distinguée selon les contextes suivants (cf. article sur la variété des réservoirs d’eau souterraine) :

• dans les réservoirs à domaine sédimentaire (ex. de S^t-Pierre-des-Corps), les eaux sont généralement dures (entartrantes), avec une teneur importante en bicarbonates et en calcium et magnésium ;
• dans les réservoirs en domaine cristallin (granite, gneiss,… ex. d’Aigurande) et volcaniques, les eaux sont généralement douces ou agressives (risque de corrosion) avec un pH plutôt acide, et sont peu minéralisées ;
• l’eau des nappes alluviales présente une qualité qui est souvent influencée par l’eau de la rivière, en cas de connexion hydraulique. Pour l’exemple d’Orléans, la teneur en éléments minéraux est intermédiaire du fait d’un réservoir aquifère   sédimentaire, et d’apports par la Loire dont les eaux sont issues d’un bassin versant occupé largement par des formations cristallines et volcaniques.

En complément des éléments majeurs, l’eau peut contenir de nombreux composés qui sont généralement présents en concentration plus faible, comme par exemple : le fer, le cuivre ou encore l’arsenic !

3. Comment évaluer la qualité de l’eau ?

La qualité de l’eau se définit par rapport à l’usage que l’on en fait : c’est donc une notion variable selon le contexte !

Les exigences de qualité diffèrent si l’eau est destinée à la production d’eau potable, à un usage industriel, agricole… ou pour les écosystèmes qui y vivent (lacs, cours d’eau).
Par exemple, l’eau d’un cours d’eau peut être de bonne qualité dans le sens où elle est propice à une bonne santé de la vie aquatique (poissons, herbiers, etc.). Pour autant, elle ne sera sans doute pas potable pour l’homme, du fait de la présence de micro-organismes.

La qualité de référence pour l’eau d’une nappe est généralement évaluée en fonction de son aptitude à produire de l’eau potable, et l’évaluation de sa qualité est donc directement liée à la santé humaine.

Eléments majeurs et mineurs sont indispensables à la santé, mais en excès ils peuvent être nocifs !

© Crédit photo ARS Centre-Val de Loire

Pour l’eau potable, il existe des limites et références de qualité pour de nombreux paramètres, tels que les micro-organismes, les nitrates, pesticides, etc. Ces valeurs-seuil ont une portée réglementaire, comme cela est présenté dans l’article dédié aux critères de potabilité.

L’eau nécessite presque partout en France un traitement pour être adaptée à la consommation humaine. Il s’agit notamment d’éviter la présence de bactéries pathogènes, c’est-à-dire de micro-organismes présents dans l’eau et qui pourraient provoquer des maladies.

Dans des contextes géologiques particuliers, l’eau peut s’enrichir en éléments toxiques indésirables pour la santé humaine, tels que l’arsenic, l’antimoine ou le nickel. L’action de l’homme n’est pas en cause dans ce cas de figure. Les géologues parlent de « fond géochimique élevé ».

4. Pollutions ponctuelles ou diffuses

Parmi les pollutions d’origine anthropique, qui peuvent avoir un impact sur les nappes d’eau souterraine, on distingue généralement les « pollutions ponctuelles » et les « pollutions diffuses ».

Concernant les « pollutions ponctuelles », qui peuvent être accidentelles ou non, elles peuvent être dues par exemple à un camion de fioul qui se renverse, au déversement de produits chimiques, ou encore à la présence d’une décharge sauvage. Les pollutions par les hydrocarbures sont les plus fréquentes.

Concernant les « pollutions diffuses », il s’agit de pollutions dont les sources sont nombreuses, difficilement identifiables, par exemple, la pollution par lessivage de produits agricoles épandus sur les sols, suite à des pluies.

Cultures céréalières intensives (© AELB - P. Lartigau)

Très marquées en région Centre-Val de Loire, les composés qui sont impliqués dans ce type de pollution sont principalement les nitrates et les pesticides :

• En ce qui concerne les nitrates, leur présence dans l’eau est habituelle, y compris dans des zones naturelles situées en dehors de l’influence de l’homme. La notion de pollution est liée à une concentration trop élevée : en effet, on considère habituellement qu’une concentration naturelle en nitrates se situe autour de quelques mg/l (jusqu’à 10 mg/l environ). Au-delà, les activités humaines sont souvent en cause (cf. tableau de la partie 2 - ex. d’Orléans et d’Aigurande), en lien avec la fertilisation des sols (pratiques culturales plus ou moins intensives), des systèmes d’assainissement défectueux, etc. Pour la distribution d’eau potable, la concentration maximale en nitrates est fixée à 50 mg/l.
• Concernant les pesticides, la majeure partie des molécules détectées correspondent à des produits de synthèse, c’est-à-dire issus de l’industrie chimique, et non présentes dans l’environnement à l’état naturel. Ces molécules entrent dans la composition de préparations destinées à lutter contre les maladies des cultures (fongicides, herbicides) ou pour le désherbage (herbicides). Elles sont également appelées produits phytosanitaires. Pour la distribution d’eau potable, la concentration maximale d’un pesticide est fixée à 0,1 µg/l, et la somme des pesticides est fixée à 0,5 µg/l.

L’existence de ces pollutions a conduit à l’abandon de certains captages d’alimentation en eau potable, et à la création de forages souvent plus profonds pour atteindre une nappe d’eau souterraine dont la qualité n’est pas (ou peu) influencée par les activités humaines.