Quelles sont les valeurs « normales » du pH de l’eau ?

Le pH de l’eau pure – c’est-à-dire celle qui ne contient pas d’ions ou d’autres substances dissoutes – est neutre, à savoir 7. En revanche, le pH des précipitations et des masses d’eau douce varie considérablement d’un pays à l’autre et entre différentes régions d’un même pays, car il dépend des processus naturels et de la pollution anthropique.

L’eau de mer a un pH d’environ 8,2, bien qu’il puisse varier entre 7,5 et 8,5 en fonction de sa salinité locale. Le pH augmente avec la salinité jusqu’à ce que l’eau atteigne la saturation en carbonate de calcium (CaCO3). Les océans ont généralement une alcalinité plus élevée en raison de la teneur en carbonate et ont donc une plus grande capacité à tamponner les ions hydrogène libres.

De nombreux facteurs, tant naturels qu’artificiels, peuvent affecter le pH de l’eau douce, qui peut être facilement mesuré avec un pH-mètre numérique. La plupart des changements naturels sont dus à des interactions avec les roches environnantes (en particulier les roches carbonatées) et d’autres matériaux. Le pH peut également fluctuer avec les précipitations (en particulier avec ce qu’on appelle les « pluies acides ») et avec les eaux usées industrielles et urbaines.

Les concentrations de CO2 dans l’atmosphère peuvent également influencer le pH. En fait, le dioxyde de carbone est la cause la plus fréquente de l’acidité de l’eau. La photosynthèse, la respiration et la décomposition contribuent toutes aux fluctuations du pH en raison de leur influence sur les niveaux de CO2. Par conséquent, les niveaux de pH peuvent fluctuer quotidiennement et le degré de fluctuation dépend de l’alcalinité de l’eau.

Fluctuations quotidiennes du pH dues à la photosynthèse et à la respiration de l’eau.

Le pH normal des cours d’eau, des rivières et des lacs

Les lacs, les étangs et les cours d’eau douce ont généralement un pH de 6 à 8 selon le sol et le substrat environnant. Dans les lacs plus profonds, où il y a stratification, le pH de l’eau est généralement plus élevé (7,5-8,5) près de la surface et plus bas (6,5-7,5) à plus grande profondeur.

L’eau des cours d’eau et des lacs est souvent influencée par de nombreux facteurs, notamment les roches et le sol environnants, l’utilisation des terres, les produits chimiques qui y sont lavés ou déversés, les excréments d’animaux aquatiques et les matières organiques en décomposition. Tous ces éléments peuvent rendre l’eau des rivières, des lacs et des cours d’eau légèrement acide (jusqu’à un pH de 6,5) ou légèrement basique (jusqu’à un pH de 8,5).

Si, par exemple, on peut voir des roches jaunâtres et calcaires dans l’eau ou autour du site qui vous intéresse, c’est qu’il s’agit de calcaire, une roche de base très courante dans certaines régions où les vieilles maisons et les vieux bâtiments sont faits de calcaire. En dissolvant le calcaire, l’eau devient basique. C’est pourquoi vous ne devez pas vous étonner si l’eau des plans d’eau de la région est légèrement basique.

La toxicité de l’ammoniac est directement liée au pH de l’eau : la même quantité d’ammoniac est beaucoup plus toxique si le pH de l’eau est de 8,5, par rapport à une eau ayant un pH de 6,5. Ainsi, si vous mesurez par exemple le niveau de nutriments d’une masse d’eau de surface, la valeur du pH est vraiment un chiffre important à connaître, ainsi que la température de l’eau.

La pollution de source ponctuelle est une cause commune qui peut augmenter ou diminuer le pH selon les produits chimiques impliqués. Ceux-ci peuvent provenir du ruissellement agricole, du rejet d’eaux usées ou du ruissellement industriel et des infiltrations d’acides dans les eaux souterraines qui peuvent se produire si le sol environnant est mal tamponné. Le rejet d’eaux usées contenant des détergents et des produits de savon peut constituer une source d’eau excessivement basique.

En général, si le pH – que vous pouvez facilement mesurer avec du papier de tournesol ou un pH-mètre – se situe dans la plage normale pour les eaux de surface (6,5 à 8,5), tout va bien. D’autres problèmes peuvent affecter l’eau, mais le pH se situe dans la plage acceptable. Si le pH se situe en dehors de cette plage, il est presque certain que quelque chose affecte l’eau.

Notez qu’une légère augmentation des niveaux de pH peut entraîner l’eutrophisation (absence d’oxygène dissous) d’un lac oligotrophe (riche en oxygène dissous). Même des modifications mineures du pH peuvent avoir des effets à long terme. Une légère modification du pH de l’eau peut augmenter la solubilité du phosphore et d’autres nutriments, les rendant plus accessibles pour la croissance des plantes.

Dans un lac oligotrophe ou pauvre en nutriments, avec des niveaux élevés d’oxygène dissous, cela peut provoquer une réaction en chaîne. Avec des nutriments plus accessibles, les plantes et les algues aquatiques se développent, augmentant la demande en oxygène dissous. Cela crée un lac eutrophe, riche en nutriments et en plantes, mais avec de faibles concentrations d’oxygène dissous. Dans un lac eutrophe, les autres organismes vivant dans l’eau seront stressés, bien que les niveaux de pH restent dans la plage optimale.

Les structures industrielles doivent être très attentives au pH de l’eau qu’elles rejettent dans les effluents, qui ne doit pas être trop acide ou basique. En outre, la pollution atmosphérique provenant des installations industrielles et des émissions des machines peut provoquer des pluies acides dans certaines régions du pays. Les centrales électriques et les véhicules contribuent également aux pluies acides.

Le pH des pluies normales et acides

En ce qui concerne le pH des précipitations en particulier, étant donné la variabilité possible du pH, si vous souhaitez disposer de valeurs de référence pour votre pays – ou votre région – vous devez rechercher des cartes ou des tableaux indiquant les valeurs de pH mesurées par des professionnels dans les lieux les plus proches de ceux qui vous intéressent et qui peuvent donc servir de terme de comparaison.

Une carte du pH des précipitations aux États-Unis, avec des isolignes et des points de mesure.

En général, il existe également des cartes de pH avec des courbes de niveau établies à partir de mesures de pH prises à des points d’échantillonnage spécifiques, où les courbes de niveau ont été créées par interpolation des données provenant des différents points. Toutefois, vous ne devez pas utiliser ces cartes pour comparer le pH à des endroits précis, mais seulement comme indicateur général.

Les précipitations considérées comme « normales » ont un pH d’environ 5,6 – c’est-à-dire légèrement acide – en raison du dioxyde de carbone gazeux contenu dans l’atmosphère au niveau planétaire. Certaines pluies acides se produisent naturellement en raison de la décomposition de la végétation et de l’activité volcanique. Cependant, la pluie peut être très acide, auquel cas elle peut avoir des effets néfastes sur l’environnement.

Généralement, cela est dû à la contribution de la pollution causée par l’activité humaine. Par exemple, même la simple combustion de combustibles fossiles libère des gaz nocifs dans l’air, tels que le dioxyde de soufre et les oxydes d’azote. Ces produits chimiques se mélangent à la vapeur d’eau et aux gaz atmosphériques, ainsi, la pluie, la neige et d’autres formes de précipitations déposent de l’eau acide dans le sol et les cours d’eau. Toute forme de précipitation ayant un pH inférieur à 5,0 est considérée comme une pluie acide.

Les variations naturelles et les polluants humains peuvent donc provoquer davantage de pluies acides. Selon la région, la saison et la présence de polluants, le pH de la pluie peut descendre à 2,0 (l’acidité du vinaigre). À titre de comparaison, même l’eau de drainage provenant d’une mine de charbon abandonnée peut avoir un pH de 2, c’est-à-dire qu’elle peut être 100 000 fois plus acide que l’eau neutre, une valeur d’acidité qui peut rendre les rivières et les lacs presque sans vie.

Même dans les zones peu touchées par la pollution humaine, le pH de la pluie peut varier entre 4,5 et 5,0. Les zones volcaniques actives peuvent connaître davantage de pluies acides en raison des composés sulfurés qui sont libérés dans l’atmosphère par l’activité volcanique. Dans les régions non volcaniques, les précipitations acides sont généralement causées par la pollution humaine.

Les centrales électriques au charbon, par exemple, rendent la pluie aussi acide que le jus de citron dans certaines régions. Le pH de la pluie peut toutefois être abaissé par des bactéries qui réduisent les sulfates dans les zones humides, les particules de feu en suspension dans l’air et même les éclairs et les aiguilles de pin ou de sapin s’ils entrent en contact avec l’eau lorsqu’ils se décomposent.

Pour plus d'informations : Comment mesurer le pH de l'eau ?

Les effets du pH sur les formes vivantes

Si le pH est trop acide ou trop basique, il peut nuire considérablement à la vie aquatique des masses d’eau de surface. Les niveaux de pH optimaux pour les poissons et la plupart des créatures aquatiques se situent entre 6,5 et 9,0, bien que certains puissent vivre dans des eaux dont le pH se situe en dehors de cette fourchette.

Les organismes océaniques tels que le poisson clown et le corail ont besoin de niveaux de pH plus élevés. Des niveaux de pH inférieurs à 7,6 provoqueront l’effondrement du récif corallien en raison du manque de carbonate de calcium. Les espèces d’eau douce sensibles comme le saumon préfèrent les niveaux de pH compris entre 7,0 et 8,0, et sont gravement affectées par les dommages physiologiques dus aux métaux absorbés à des niveaux inférieurs à 6,0.

En dehors des limites optimales, les organismes peuvent être stressés ou mourir. En particulier, si le pH de l’eau est trop élevé ou trop bas, les organismes aquatiques qui y vivent meurent. Plus une espèce est sensible, plus elle est affectée par les changements de pH. L’eau acide élimine le sodium dans le sang et l’oxygène dans les tissus des poissons et des autres espèces aquatiques.

Certaines espèces tolèrent mieux l’eau acide que d’autres. Les écrevisses, par exemple, tolèrent une eau dont le pH est aussi bas que 5,0. Même si l’acidité ne tue pas les poissons, le stress supplémentaire peut quand même retarder leur croissance et les rendre moins compétitifs pour la nourriture. En outre, la plupart des œufs de poisson n’éclosent pas à un pH inférieur ou égal à 5,0, car l’eau acide les « empoisonne ». Cependant, certaines grenouilles et d’autres amphibiens peuvent souvent tolérer des niveaux de pH de 4,0.

Le niveau de pH idéal pour les plantes et les animaux aquatiques.

Le pH peut également affecter la solubilité et la toxicité des produits chimiques et des métaux lourds dans l’eau. Par conséquent, en plus des effets biologiques directs, les niveaux de pH extrêmes augmentent généralement la solubilité des éléments et des composés, rendant les produits chimiques toxiques présents dans l’eau plus « mobiles » et augmentant le risque de leur absorption pour la vie aquatique.

En plus des effets directs et indirects sur les poissons, l’eau acide détruit également les écosystèmes, tuant les organismes situés plus en aval dans la chaîne alimentaire. Par exemple, les papillons sont particulièrement vulnérables à l’eau acide car elle réduit le niveau de sodium dans le sang. En conséquence, les espèces qui se nourrissent de papillons devront quitter une zone touchée ou mourir de faim.

Le pH des eaux souterraines et des eaux domestiques

Alors que la plage normale du pH dans les systèmes d’eau de surface se situe entre 6,5 et 8,5, pour les systèmes d’eau souterraine, elle va de 6 à 8,5. Toutefois, le pH de l’eau ne permet pas à lui seul de dresser un tableau complet des caractéristiques ou des limites d’une eau souterraine ou d’un approvisionnement en eau. Néanmoins, il est fortement recommandé de tester le pH de l’eau potable dès que possible.

Les humains ont une plus grande tolérance que les poissons pour les niveaux de pH. Dans la pratique, les niveaux buvables varient de pH 4 à 11 avec une irritation gastro-intestinale minimale. Des valeurs de pH supérieures à 11 peuvent provoquer des irritations de la peau et des yeux, ainsi qu’un pH inférieur à 4. Une valeur de pH inférieure à 2,4 causera des dommages irréversibles à la peau et aux revêtements des organes (mais elle n’est pas particulièrement nocive pour l’estomac, qui a un pH plus faible), comme le savent ceux qui boivent un acide fort par erreur, par erreur pour l’eau.

Le pH de l’eau du robinet comparé à celui mesuré expérimentalement sur certaines boissons, qui est souvent différent du pH déclaré. Mesurez vous-même les valeurs avec un pH-mètre à bas prix !

Des niveaux de pH faibles augmentent le risque que les métaux toxiques mobilisés puissent être absorbés, même par l’homme, alors que l’eau ayant un pH supérieur à 8,0 ne peut pas être désinfectée efficacement avec du chlore, ce qui entraîne d’autres risques indirects. En outre, des niveaux de pH supérieurs à 6,5-9,5 peuvent endommager et corroder les tuyaux et autres systèmes, ce qui augmente encore la toxicité des métaux lourds.

En pratique, une eau domestique au pH faible (inférieur à 6,5) peut être acide, « douce » et corrosive. Par conséquent, l’eau pourrait transporter des ions métalliques – tels que le fer, le manganèse, le cuivre, le plomb et le zinc – provenant des eaux souterraines, de la plomberie et des tuyaux. Par conséquent, une eau au pH faible peut contenir des niveaux élevés de métaux toxiques, causer des dommages prématurés aux tuyaux métalliques, un goût métallique ou aigre, tacher le linge et tacher les éviers et les canalisations « bleu-vert ».

La principale façon de traiter le problème de l’eau à faible pH est d’utiliser un neutralisant pour l’eau potable domestique. Le neutralisant introduit une solution dans l’eau pour neutraliser les acides et empêcher l’eau de réagir avec la plomberie de la maison ou de contribuer à la corrosion électrolytique ; un produit chimique neutralisant typique est le carbonate de sodium. La neutralisation avec du carbonate de sodium augmente cependant la teneur en sodium de l’eau.

Un neutralisant pour protéger les chaudières et autres appareils domestiques de l’acidité.

Une eau domestique dont le pH est supérieur à 8,5 pourrait indiquer qu’elle est « dure ». L’eau dure ne présente pas de risque pour la santé, mais elle peut causer d’autres problèmes, notamment : formation de précipités sur les tuyaux qui diminuent la pression de l’eau et leur diamètre interne ; goût alcalin de l’eau qui peut donner un goût amer au café ; formation de dépôts sur la vaisselle, les ustensiles et les éviers ; efficacité réduite des chauffe-eau électriques et des lave-vaisselle.

Ces problèmes surviennent généralement lorsque la dureté de l’eau dépasse 100 à 200 milligrammes de carbonate de calcium (CaCO3) par litre. Dans ce cas, l’eau peut être adoucie par un adoucisseur utilisant le principe de l’échange d’ions ou par l’ajout d’un mélange de soude et de calcium, mais ces deux procédés augmentent la teneur en sodium de l’eau. Par conséquent, si l’eau est dure, ne l’adoucissez que pour les zones utilisées pour le lavage et le nettoyage, et non pour la cuisine et la boisson.