Les eaux naturelles

(le cours commence diapo n° 8)

d’après Physique Chimie 1LCollection Galiléo – Editions Bordas

Cours 1L Jean Paul Thomas Lycée Mont saint Jean Antibes

Quoi de plus naturel qu’une cascade

bondissant du haut

d’une falaise

qu’un lac paisible somnolant au

fond d’une dépression

qu’une rivière prisonnière de ses rives

glissant le long des pentes

Pourtant… notre planète est la seule du système solaire à posséder de l’eau liquide et notre pays, l’un des plus privilégiés du globe terrestre.

Quoi de plus facile

aujourd'hui que d'ouvrir

un robinet ?

Pourtant… exploitée sans mesure ni prudence, l'eau est de plus en plus polluée, et la production d’eau potable de plus

en plus complexe et coûteuse.

Les eaux naturelles

(début du cours)

I) Boit-on de l’eau pure ?

Dans l'eau que nous buvons, il n'y a pas que des molécules H2O. Les

substances dissoutes lors du passage de l'eau sur différents terrains se retrouvent dans l'eau sous forme d'ions : ce sont les sels minéraux.

Le résidu sec, c’est-à-dire ce qu’on obtient après avoir fait bouillir l’eau, permet de connaître la quantité de sels minéraux

Ces sels minéraux sont des ions utiles à l'organisme et donnent son goût à l'eau . Le résidu sec de l'eau de Vichy St-Yorre® est beaucoup plus important que celui des eaux de Volvic® ou de Contrex® : elle possède donc un goût plus prononcé.

Pour être consommable,

une eau doit contenir

une certaine quantité de sels minéraux. Une eau absolument exempte de tout élément minéral, eau distillée ou déminéralisée, ne doit pas être bue.

2°) Quelles eaux boit-on ?

• Une eau minérale naturelle est une eau souterraine de composition sensiblement constante, captée et conditionnée à la source, propre à la consommation humaine sans traitement, et utilisée à des fins thérapeutiques. Par sa composition et notamment du fait de la présence d'oligoéléments, elle contribue au bon fonctionnement de l'organisme

Une eau de source est une eau souterraine captée et conditionnée à la source, propre à la consommation humaine sans traitement. Sa composition peut varier. Elle n'a pas de propriété thérapeutique reconnue.

Une eau de table ou eau de boisson est une eau « purifiée » propre à la consommation par l'homme. Elle est comparable à l'eau du robinet mais n'a pas le goût de « chlore », car elle n'a pas subi le traitement contre les contaminations microbiennes que nécessite le transport de l'eau du robinet dans les canalisations.

• La dénomination eau gazeuse est réservée à de l'eau naturellement gazeuse. Le gaz qu'elle renferme est du dioxyde de carbone, CO2.

La plupart des eaux minérales non gazeuses ont un pH voisin de 7, c'est-

à-dire qu'elles sont pratiquement neutres. Les eaux gazeuses ont un pH inférieur à 7 : elles sont légèrement

acides du fait de la présence de dioxyde de carbone.

3°) les eaux potables

Une eau potable est une eau que l’on peut boire sans risque pour la santé. Afin de définir précisément une eau potable, des normes ont été établies qui fixent notamment les teneurs limites à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives et susceptibles d’être présentes dans l’eau.

Le fait qu’une eau soit conforme aux normes, c’est-à-dire potable, ne signifie donc pas qu’elle soit exempte de matières polluantes, mais que leur concentration a été jugée suffisamment faible pour ne pas mettre en danger la santé du consommateur.

Selon ces normes, une eau potable doit être exempte de germes pathogènes (bactéries, virus) et d’organismes parasites, car les risques sanitaires liés à ces micro-organismes sont grands

Elle ne doit contenir certaines substances chimiques qu’en quantité limitée : il s’agit en particulier de substances qualifiées d’indésirables ou de toxiques, comme les nitrates et les phosphates, les métaux lourds, ou encore les hydrocarbures et les pesticides, pour lesquelles des " concentrations maximales admissibles " ont été définies

Une eau potable doit aussi être une eau agréable à boire : elle doit être claire, avoir une bonne odeur et un bon goût. Pour avoir bon goût, il lui faut contenir un minimum de sels minéraux dissous (de 0,1 à 0,5 gramme par litre), lesquels sont par ailleurs indispensables à l’organisme

Aujourd’hui, 63 paramètres contrôlent la qualité de l’eau des Européens. En France, à la fin du XIXe siècle, 6 paramètres suffisaient à définir une eau potable. Les normes ont donc considérablement progressé depuis. Elles continuent d’ailleurs à évoluer dans le sens d’une toujours plus grande exigence

Les normes actuelles sont essentiellement orientées sur :

paramètres organoleptiques : couleur, saveur, odeur et transparence,

paramètres physico-chimiques : concentrations en minéraux, pH, température, conductivité, - "substances indésirables" comme le fluor et les nitrates (présence tolérée en dessous d'un certain seuil)

"substances toxiques" comme le plomb et le chrome (teneurs tolérées extrêmement faibles, parfois de l'ordre du millionième de gramme par litre),

paramètres microbiologiques : recherche de bactéries nuisibles, comme les coliformes ou les streptocoques fécaux,

Un exemple : fiche « contrôle sanitaire des eaux destinées à la consommation humaine » (à imprimer)DDASS Lozère, village de Grèzes :

fiche ddass lozère.jpg

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

Le pH est lié à la nature géologique des terrains traversés. Le pH de l’eau doit se situer entre 6,5 et 9

6,5 9Eau acide : corrosion des installations métalliques

Eau basique : diminution de l’efficacité de la désinfection au chlore. Irritations oculaires et cutanées lors des toilettes

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

La conductivité montre comment l’eau se comporte par rapport au courant électrique. Plus l’eau est riche en sels minéraux, plus la conductivité est élevée.

500

100 1000

Très faible : corrosiveexcessive : entartrage (si Ca2+), sans danger réel pour la santé

moyenne

μS.cm

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

La turbidité d'une eau est due à la présence des matières en suspension finement divisées (argile, limon, matières organiques.).

les effets sur la santé : La turbidité ne présente pas de risque sanitaire direct mais lorsqu'elle est élevée, elle peut diminuer l'efficacité des traitements de désinfection et générer des risques microbiologiques.

la limite qualité à respecter : 2 NFU.

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

En France, la présence de nitrates dans les eaux continentales provient à 66 % de l’agriculture, suite à l’épandage de doses massives d’engrais azotés et de lisier (effluents d’élevage).

Très solubles dans l’eau, les nitrates constituent aujourd’hui la cause majeure de pollution des grands réservoirs d’eau souterraine du globe

Les nitrates

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

Alors qu’en l’absence de contamination, la teneur en nitrates des eaux souterraines varie de 0,1 à 1 milligramme par litre d’eau, elle dépasse souvent aujourd’hui 50 milligrammes par litre, norme retenue pour les eaux potables par l’Organisation mondiale de la santé. Désormais, de telles eaux nécessitent donc un traitement spécifique pour pouvoir être consommées

Les nitrates

Sur fiche ddass lozere.jpg / physico-chimie

La pollution des eaux par les nitrates présente un double risque :

1) Ingérés en trop grande quantité, les nitrates ont des effets toxiques sur la santé humaine.

2) Par ailleurs, ils contribuent avec les phosphates à modifier l’équilibre biologique des milieux aquatiques en provoquant des phénomènes d’eutrophisation.

Les nitrates

Sur fiche ddass lozere.jpg / bactériologie

L'eau ne doit contenir ni microbes, ni bactéries pathogènes, ni virus qui pourraient entraîner une contamination biologique et être la cause d'une épidémie.

à 37 degrés, en 24 heures, on isole les bactéries vivant chez l'homme et les animaux à sang chaud. Nombre guide : 10/ml, pas de concentration maximale.

à 20-22 degrés, en 72 heures, on isole les bactéries du milieu naturel. Nombre guide : 100/ml

Coliformes totaux et fécaux (Concentration maximale : 0) Streptocoques fécaux (Concentration maximale : 0)

La présence de coliformes fécaux ou de streptocoques fécaux indique une contamination de l'eau par des matières fécales. Dans les deux cas, des mesures doivent être prises pour interdire la consommation de l'eau ou en assurer le traitement. Les pollutions microbiologiques ne sont pas rares : d'après l'Institut Français de l'Environnement, plus de 17 millions de personnes ont consommé en 1997 une eau ponctuellement polluée par des streptocoques fécaux ou des coliformes. Dans ce domaine, on manque encore d'études épidémiologiques.

4°) Qu’est-ce qu’une eau dure ?

Une eau est qualifiée de dure lorsqu'elle contient beaucoup d'ions calcium (Ca2+) ou d'ions magnésium (Mg2+). Dans le langage courant, l'eau est dite très calcaire.

Mise en évidence

Observation

Dans le tube de gauche, le savon mousse

Dans le tube de droite, le savon précipite et ne mousse pas : il ne pourra exercer son pouvoir détergent : ceci est la conséquence d’une eau dure

• La dureté d'une eau est proportionnelle à la somme des concentrations en ions calcium (Ca2+) et en ions magnésium (Mg2+). Ce sont des cations (charges positives)

• La dureté s'exprime en degré hydrotimétrique (°TH ou °f).

5°) Conséquences d’une eau dure

Une eau dure mousse difficilement et demande donc beaucoup de savon pour les opérations de lavage

Elle entartre les circuits d'eau chaude par dépôt de carbonate de calcium (CaCO3), de carbonate de magnésium (MgCO3), ou de sulfate de calcium (CaSO4). Ces solides étant mauvais conducteurs de la chaleur, un appareil de chauffage aux tuyaux entartrés consomme beaucoup plus d'énergie.

tartre

Les eaux douces peuvent être dangereuses pour la santé en tant qu'eaux de boisson. Elles contiennent beaucoup d'ions sodium, et sont donc contre-indiquées dans certaines maladies qui nécessitent un régime hyposodé. Il peut se produire des proliférations bactériennes dans les résines échangeuses d'ions, avec les conséquences que l'on peut aisément imaginer .

Par contre

Les eaux douces favorisent aussi la corrosion des métaux constitutifs des canalisations et soudures, entraînant des particules de zinc, fer et cuivre. Cela peut entraîner un risque sanitaire par présence de métaux toxiques tels que le plomb.

Application

Des trois eaux ci-dessus, quelle est la plus dure ??

Vous pouvez imprimer l’exercice complet : eaux_minerales.pdf

Exercice final

Imprimez l’exercice

exercice eaux naturelles.jpg