3-cours | merleau

Chapitre 3 : qualité des sols et de l'eau

Je prends connaissance des objectifs du chapitre.

Exploiter des documents et mettre en œuvre un protocole pour comprendre les interactions entre le sol et une solution ionique en terme d'échanges d'ions.
Savoir expliquer le rôle du complexe argilo-humique.
Mettre en œuvre un protocole expérimental pour doser par comparaison une espèce chimique présente dans un engrais ou un produit phytosanitaire.
Savoir analyser la composition chimique d'une eau.
Rechercher et exploiter des informations concernant la potabilité d'une eau, le traitement des eaux naturelles et l'adoucissement d'une eau dure.

Je consulte le cours (et je l'apprends !)

Sur notre planète, l'eau est très abondante mais elle est répartie de manière inégale et seule une infime partie est réellement utilisable pour notre consommation. C'est pourquoi il est indispensable de gérer au mieux cette ressource.

D'où proviennent les eaux que nous consommons ?

L'eau du robinet provient d'eaux superficielles (lacs, fleuves...) ou souterraines. Elle subit un certain nombre de traitements avant d'être distribuée aux consommateurs.

Les eaux de consommation peuvent être réparties en 3 catégories, selon leur provenance et leur composition.

L'eau de source est naturellement propre à la consommation humaine et ne nécessite donc aucun traitement. Elle est prélevée dans des nappes souterraines qui sont protégées de tout risque de pollution.

L'eau minérale possède les même caractéristiques qu'une eau de source mais elle a la particularité d'avoir une composition chimique stable. Certaines eaux minérales ont des vertus thérapeutiques reconnues.

Quelle est la composition d'une eau ?

Les eaux que nous consommons, qu'il s'agisse d'eau du robinet, d'eau minérale ou d'eau de source, ne sont pas chimiquement pures, c'est-à-dire qu'elles contiennent d'autres éléments que les molécules d'eau. Lorsqu'elles ruissellent sur les sols ou qu'elles s'y infiltrent, elles se trouvent au contact de roches dont certains éléments, essentiellement des ions, se dissolvent dans l'eau. En fonction de la nature des terrains et du temps de contact avec les roches, la composition de l'eau sera différente.

Ce sont ces ions dissous que l'on appelle sels minéraux. Ils sont indispensables à la croissance et au bon fonctionnement des organismes vivants, animaux et végétaux. L'eau ne sert donc pas uniquement à hydrater.

Pour déterminer si une eau est fortement minéralisée, on mesure le résidu à sec, c'est-à-dire la masse de matière qu'il reste après évaporation et chauffage à 180°C. L'eau est considérée comme peu minéralisée s'il y a moins de 50 mg/L de masse résiduelle et fortement minéralisée si cette masse dépasse 1500 mg/L.

Eau dure ou eau douce ?

La dureté d'une eau, ou titre hydrotimétrique, dépend de sa concentration en ions calcium et magnésium. Si la concentration est faible on parlera d'une eau douce et si cette concentration est élevée, l'eau sera dite dure.

Plus une eau est dure, plus la formation de tartre (dépôt calcaire) dans les canalisations et les appareils électroménagers sera importante. De plus elle nécessite d'augmenter les dosages de savon, lessive et autres produits détergents, car ceux-ci moussent moins bien qu'avec une eau douce. En revanche, elle est bénéfique en tant qu'eau de boisson car elle apporte plus d'ions calcium et magnésium qu'une eau douce.

A l'inverse, une eau trop douce peut entraîner la corrosion des canalisation, augmentant ainsi le risque de fuites et la prolifération de bactéries au niveau de ces points de fuite.

A quelles conditions une eau est-elle potable ?

Pour définir si une eau est potable, la législation européenne fixe un certain nombre de normes.

Les critères de potabilité sont répartis en différentes catégories :

qualité organoleptique : saveur, odeur, couleur ;
qualité microbiologique : absence de microorganismes pathogènes ;
qualité chimique : pH, minéralisation, quantité limitée de substances indésirables ou toxiques (métaux lourds, nitrates, pesticides...) .

Pour vérifier le respect de ces normes, les services des eaux et les producteurs d'eau en bouteille réalisent très régulièrement des prélèvements pour effectuer des analyses précises, et des organismes extérieurs (Direction des Affaires Sanitaires et Sociales et laboratoires agréés) réalisent ponctuellement des contrôles sanitaires. Les résultats de ces contrôles sanitaires sont publié sur le site du Ministère de la Santé.

Comment rendre potable une eau naturelle ?

L'eau qui arrive à notre robinet est potable. Avant sa distribution, elle a subi une succession de traitements :

- traitements physiques pour éliminer les particules en suspension : tamisage, décantation, filtration ;

- traitements physico-chimiques pour faciliter l'agglomération des particules fines : floculation, coagulation ;

- traitements biologiques pour dégrader les matières organiques biodégradables ;

- traitements chimiques pour désinfecter l'eau et la protéger des contaminations tout au long du circuit de distribution : ozonation, chloration.

Attention à ne pas confondre le traitement de l'eau potable avec le traitement des eaux usées en station d'épuration, avant leur rejet dans le milieu naturel. L'eau rejetée par une station d'épuration n'est pas potable.

Comment le sol retient-il les minéraux ?

Dans le sol, des particules argileuses et des particules d'humus s'associent pour former le complexe argilo-humique (CAH). Cet agglomérat étant chargé négativement, il retient aisément les ions positifs présents dans le sol et indirectement certains anions comme les ions phosphates qui vont se fixer sur les ions calcium.

Le complexe argilo-humique constitue un réservoir d'éléments nutritifs pour la plante . Il est en équilibre permanent avec les ions présents dans la solution de sol, et des échanges se produisent entre les deux. Lorsqu'on apporte au sol certains cations en quantité importante, on déplace l'équilibre, le CAH va fixer ces ions et en libérer d'autres. Inversement si une plante absorbe certains minéraux présents dans l'eau, le CAH va libérer ces mêmes éléments jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre soit atteint.

Comment améliorer les rendements agricoles ?

Pour augmenter le rendement des cultures, l'homme utilise des engrais et des produits phytosanitaires.

Les engrais permettent de rendre le sol plus fertile, principalement grâce à un apport en azote (N), phosphore(P) et potassium (K). Les proportions des différents éléments sont adaptés en fonction du type de culture, mais aussi des propriétés du sol et des besoins de la plante à chaque étape de son cycle de croissance. Un excès d'engrais peut être néfaste pour la plante mais peut aussi être responsable de la pollution des eaux superficielles ou souterraines. Par exemple, les ions nitrate NO3-, ne sont pas retenus et se retrouvent lessivés lorsque l'eau s'infiltre dans le sol.

Les produits phytosanitaires sont des pesticides destinés à protéger les plantes contre les nuisibles. Qu'il s'agisse d'herbicides (contre les mauvaises herbes), de fongicides (contre les champignons) ou d'insecticides, ils doivent également être utilisés de manière raisonnée et appropriée car ils sont généralement peu dégradables et peuvent avoir des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé. Ils contribuent eux aussi à la pollution de l'eau et peuvent être absorbés par des animaux et transmis à toute la chaîne alimentaire.