Dans la nature, l’eau n’est presque jamais chimiquement pure. En circulant à travers l’atmosphère, les sols et les roches, elle se charge progressivement de nombreuses substances dissoutes, notamment des ions. Ces ions donnent aux eaux naturelles leurs caractéristiques chimiques particulières.

Pourquoi trouve-t-on des ions dans l’eau naturelle ?

L’eau possède un fort pouvoir dissolvant : lorsqu’elle traverse les sols ou entre en contact avec les roches, elle peut arracher certaines particules et dissoudre des minéraux présents dans son environnement.

Les minéraux contenus dans les roches sont souvent constitués de composés ioniques. Lorsqu’ils se dissolvent dans l’eau, ils libèrent des ions qui se dispersent dans la solution.

Ainsi, une rivière, une nappe phréatique ou une source contient toujours une certaine quantité d’ions dissous. Leur nature et leur concentration dépendent du trajet de l’eau et des terrains qu’elle a traversés.

Les principaux ions présents dans les eaux naturelles

Les ions présents dans l’eau sont très nombreux, mais certains sont particulièrement fréquents.

• Les ions calcium Ca²⁺ et magnésium Mg²⁺ proviennent principalement de la dissolution des roches calcaires et jouent un rôle majeur dans la dureté de l’eau.
• Les ions sodium Na⁺ sont très présents dans les eaux marines et peuvent également provenir de certaines roches.
• Les ions potassium K⁺ proviennent de nombreux minéraux et sont également importants pour les êtres vivants.
• Les ions chlorure Cl⁻ sont particulièrement abondants dans les océans mais existent aussi dans certaines eaux continentales.
• Les ions hydrogénocarbonate HCO₃⁻ proviennent notamment de la dissolution du dioxyde de carbone et des roches calcaires.
• Les ions sulfate SO₄²⁻ et nitrate NO₃⁻ peuvent également être présents selon la nature des sols et les activités humaines.

Le rôle des roches dans la composition de l’eau

La composition minérale d’une eau dépend fortement de la géologie de la région où elle circule.

Une eau traversant des terrains calcaires sera souvent riche en ions calcium et hydrogénocarbonate. À l’inverse, une eau traversant des roches granitiques contiendra généralement moins de calcium mais pourra contenir d’autres ions issus des minéraux présents dans ces roches.

L’eau de mer : une solution très riche en ions

L’eau des océans contient une grande quantité d’ions dissous. Au cours du temps, les fleuves ont transporté des minéraux provenant des continents jusqu’aux océans.

Comme l’eau des océans s’évapore mais que les sels restent sur place, les ions se sont accumulés pendant des millions d’années.

Les principaux ions responsables de la salinité de l’eau de mer sont :

• les ions sodium Na⁺ ;
• les ions chlorure Cl⁻ ;
• les ions magnésium Mg²⁺ ;
• les ions sulfate SO₄²⁻.

Les ions indispensables aux êtres vivants

Les ions dissous dans l’eau jouent un rôle essentiel dans les organismes vivants.

Certains ions sont nécessaires au fonctionnement des cellules :

• le calcium participe notamment à la formation des os et des coquilles ;
• le potassium et le sodium interviennent dans les échanges électriques des cellules ;
• les ions magnésium participent à certaines réactions biologiques.

L’eau est donc à la fois un milieu de transport et une source de nombreux éléments chimiques indispensables à la vie.

La conductivité électrique des eaux naturelles

L’eau pure conduit très peu l’électricité. En revanche, les eaux naturelles conduisent davantage le courant car elles contiennent des ions capables de se déplacer dans la solution.

Plus une eau contient d’ions dissous, plus sa conductivité électrique est généralement élevée.

Cette propriété permet d’évaluer la quantité de substances minérales présentes dans une eau.

Une composition qui varie selon les milieux

Toutes les eaux naturelles n’ont donc pas la même composition chimique :

• une eau de pluie contient relativement peu d’ions ;
• une eau de rivière contient les minéraux rencontrés sur son parcours ;
• une eau souterraine peut être très riche en minéraux après un long contact avec les roches ;
• l’eau de mer possède une forte concentration en sels dissous.

Conclusion

Les ions présents dans les eaux naturelles proviennent principalement de la dissolution des minéraux rencontrés lors du parcours de l’eau. Leur présence donne à chaque eau une composition particulière et influence des propriétés importantes comme la dureté, la conductivité ou encore le goût de l’eau.