Ecole Ivoire

Qualité de l'eau

4ème · Physique-Chimie · Programme DPFC

Objectifs pédagogiques

  • Connaître les paramètres de qualité de l'eau
  • Définir une eau potable selon les normes OMS
  • Exploiter une étiquette d'eau minérale

Situation d'apprentissage

Au Collège Moderne du Plateau, deux élèves de 4ème 5 débattent pendant la récréation. L'un préfère l'eau minérale en bouteille, l'autre affirme que l'eau du robinet est tout aussi potable. Ils veulent s'accorder sur les critères de potabilité.

Le cours

Qualité de l'eau

I. Paramètres de qualité de l'eau

Pour qu'une eau soit de bonne qualité, elle doit respecter plusieurs critères (paramètres).

A. Paramètres organoleptiques

Définition : Paramètres perçus par les sens (vue, odorat, goût).

1. Transparence - Eau doit être claire et limpide - Pas de particules en suspension - Test : lire un texte à travers un verre d'eau

2. Couleur - Eau doit être incolore - Pas de coloration jaune, brune ou verdâtre

3. Odeur - Eau doit être inodore (sans odeur) - Pas d'odeur de pourri, de chlore fort, de produits chimiques

4. Saveur - Eau doit être sans goût désagréable - Goût neutre ou légèrement minéral acceptable

Exemple en CI : L'eau du robinet à Abidjan a parfois un léger goût de chlore → c'est normal car elle est désinfectée.

B. Paramètres physico-chimiques

1. Température - Valeur normale : 25°C (température ambiante en CI) - Eau trop chaude : développement de microbes - Eau trop froide : pas agréable à boire

2. pH (potentiel Hydrogène) - Normes OMS : pH entre 6,5 et 8,5 - pH = 7 : eau neutre (idéal) - pH < 6,5 : eau acide (corrode les canalisations) - pH > 8,5 : eau basique (goût désagréable)

3. Minéraux dissous (ions)

Eau potable contient des ions en quantités limitées :

Ion Formule Origine Norme OMS (mg/L)
Calcium Ca²⁺ Roches calcaires < 200
Magnésium Mg²⁺ Roches magnésiennes < 150
Sodium Na⁺ Sel dissous < 200
Chlorure Cl⁻ Sel dissous < 250
Sulfate SO₄²⁻ Roches sulfatées < 250
Nitrate NO₃⁻ Engrais, pollution < 50

Rôle des ions dans l'organisme : - Ca²⁺ : solidité des os et des dents - Mg²⁺ : fonctionnement des muscles et du système nerveux - Na⁺ : régulation de la pression artérielle - Fe²⁺ : transport de l'oxygène dans le sang

C. Substances toxiques

Définition : Substances dangereuses pour la santé, même en petites quantités.

Exemples :

Substance Origine Danger Norme OMS
Plomb (Pb) Anciennes canalisations Problèmes neurologiques, anémie < 0,01 mg/L
Mercure (Hg) Orpaillage (extraction d'or) Lésions du cerveau, reins < 0,001 mg/L
Arsenic (As) Pesticides, géologie Cancer, maladies de peau < 0,01 mg/L
Cyanure (CN⁻) Industries Poison mortel < 0,05 mg/L
Cadmium (Cd) Batteries, industries Lésions rénales < 0,003 mg/L

⚠️ DANGER : Ces substances sont toxiques même à très faible dose !

Problème en CI : L'orpaillage clandestin (dans le nord et l'ouest) pollue les cours d'eau avec du mercure.

D. Substances indésirables

Définition : Substances non toxiques mais qui peuvent causer des problèmes à fortes concentrations.

Exemples :

Substance Origine Problème Norme OMS
Nitrates (NO₃⁻) Engrais agricoles Maladies chez les bébés < 50 mg/L
Nitrites (NO₂⁻) Pollution organique Maladies du sang < 3 mg/L
Ammoniac (NH₃) Décomposition matières organiques Mauvais goût, odeur < 1,5 mg/L
Fer (Fe²⁺) Canalisations rouillées Coloration rouille < 0,3 mg/L
Fluorures (F⁻) Géologie, industries Fluorose dentaire < 1,5 mg/L

Exemple : Dans les zones de culture intensive (café, cacao), les nitrates des engrais peuvent polluer les nappes phréatiques.

II. Définition d'une eau potable

Eau potable : Eau que l'on peut boire sans danger pour la santé et qui respecte les normes OMS.

Critères de potabilité :

✓ Paramètres organoleptiques : claire, incolore, inodore, sans goût
✓ pH : entre 6,5 et 8,5
✓ Ions : en concentrations acceptables
✓ Substances toxiques : < normes OMS
✓ Micro-organismes : absence de bactéries pathogènes

Important : L'eau du robinet de la SODECI respecte ces normes en Côte d'Ivoire !

III. Exploitation d'une étiquette d'eau minérale

A. Exemple d'étiquette

Étiquette d'une eau minérale ivoirienne :

╔══════════════════════════════════════════════╗
║         EAU MINÉRALE NATURELLE              ║
║              "IVOIRE EAU"                    ║
╠══════════════════════════════════════════════╣
║  Composition en mg/L (à 20°C) :              ║
║                                              ║
║  Calcium (Ca²⁺)         : 78 mg/L            ║
║  Magnésium (Mg²⁺)       : 24 mg/L            ║
║  Sodium (Na⁺)           : 12 mg/L            ║
║  Potassium (K⁺)         : 2 mg/L             ║
║  Chlorures (Cl⁻)        : 15 mg/L            ║
║  Sulfates (SO₄²⁻)       : 8 mg/L             ║
║  Nitrates (NO₃⁻)        : 2 mg/L             ║
║  Bicarbonates (HCO₃⁻)   : 220 mg/L           ║
║                                              ║
║  pH à la source         : 7,2                ║
║  Résidu sec à 180°C     : 340 mg/L           ║
╚══════════════════════════════════════════════╝

B. Lecture de l'étiquette

Résidu sec : Quantité totale de minéraux dissous. - 340 mg/L = eau moyennement minéralisée - Classification : - < 50 mg/L : eau très peu minéralisée - 50-500 mg/L : eau moyennement minéralisée - > 1500 mg/L : eau fortement minéralisée

pH = 7,2 → Eau légèrement basique (acceptable : 6,5-8,5)

Vérification des normes OMS :

Ion Valeur (mg/L) Norme OMS Conforme ?
Ca²⁺ 78 < 200 ✓ Oui
Mg²⁺ 24 < 150 ✓ Oui
Na⁺ 12 < 200 ✓ Oui
Cl⁻ 15 < 250 ✓ Oui
SO₄²⁻ 8 < 250 ✓ Oui
NO₃⁻ 2 < 50 ✓ Oui

Conclusion : Cette eau respecte les normes OMS → Elle est potable.

C. Calcul de concentration

Question : Quelle masse de calcium y a-t-il dans une bouteille de 1,5 L ?

Réponse :

Concentration Ca²⁺ = 78 mg/L
Volume bouteille = 1,5 L

Masse Ca²⁺ = Concentration × Volume
           = 78 mg/L × 1,5 L
           = 117 mg

IV. Dureté d'une eau

A. Définition

Eau dure : Eau contenant beaucoup d'ions calcium (Ca²⁺) et magnésium (Mg²⁺).

Eau douce : Eau contenant peu de ces ions.

B. Conséquences

Eau dure : - Formation de calcaire (tartre) dans les canalisations et les bouilloires - Savon mousse mal - Électroménager s'use plus vite

Eau douce : - Pas de calcaire - Savon mousse bien - Meilleure pour les installations

C. Mise en évidence du calcium

Test du calcium :

Eau minérale
     +
Solution d'oxalate d'ammonium
ou solution de carbonate de sodium
     ↓
  Précipité BLANC
  (carbonate de calcium CaCO₃)

Conclusion : Présence d'ions calcium (Ca²⁺)

V. Identification d'ions dans l'eau minérale

Test 1 : Ions calcium (Ca²⁺)

Eau + Oxalate d'ammonium → Précipité BLANC

Test 2 : Ions chlorure (Cl⁻)

Eau + Nitrate d'argent → Précipité BLANC

Test 3 : Ions sulfate (SO₄²⁻)

Eau + Chlorure de baryum → Précipité BLANC

⚠️ Attention : Les 3 tests donnent des précipités blancs mais de compositions différentes !

VI. Importance des ions dans l'alimentation

Ion Rôle dans l'organisme Sources alimentaires (CI)
Ca²⁺ Os et dents solides Lait, poisson séché, gombo
Mg²⁺ Muscles, système nerveux Bananes, arachides, avocat
Na⁺ Équilibre hydrique Sel de cuisine
K⁺ Cœur, muscles Bananes plantains, igname
Fe²⁺ Transport de l'oxygène Viande, épinards, foie

Message santé : Boire de l'eau minérale ou l'eau du robinet apporte des minéraux essentiels !

VII. Règles d'hygiène (LIFE SKILLS)

A. Conservation de l'eau à domicile

Bonnes pratiques : - Se laver les mains avant de toucher les récipients d'eau - Conserver l'eau dans des récipients propres avec couvercles - Utiliser des verres propres pour boire - Ne pas plonger les mains dans l'eau de boisson - Vider et nettoyer les jarres d'eau chaque semaine

B. Assainissement des points d'eau

En zone rurale : - Construire une margelle autour du puits (protection) - Éloigner les fosses septiques des puits (> 30 m) - Nettoyer les abords des fontaines publiques - Ne pas laver le linge près des points d'eau

C. Signalement des problèmes

Si l'eau du robinet : - A une couleur anormale (jaune, brune) - A une odeur forte - A un goût inhabituel

→ Contacter immédiatement la SODECI (numéro vert)

VIII. Eau du robinet vs Eau minérale

Comparaison :

Critère Eau du robinet SODECI Eau minérale en bouteille
Potabilité ✓ Potable (normes OMS) ✓ Potable (normes OMS)
Traitement Traitée (5 étapes) Naturelle ou traitée
Minéraux Minéralisée Variable selon la source
Prix Très économique Plus chère
Écologie Pas de déchet plastique Bouteilles plastiques
Disponibilité Réseau urbain seulement Partout

Conclusion : À Abidjan et dans les grandes villes, l'eau du robinet est tout aussi potable que l'eau en bouteille et beaucoup plus écologique !

Points clés à retenir

  • Eau potable : respecte normes OMS (pH 6,5-8,5, ions < seuils, sans toxiques)
  • Paramètres : organoleptiques (goût, odeur), physico-chimiques (pH, ions), toxiques
  • Étiquette eau minérale : composition en ions (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻...)
  • Eau dure : riche en Ca²⁺ et Mg²⁺ (calcaire, savon mousse mal)
  • Ions essentiels : Ca²⁺ (os), Mg²⁺ (muscles), Fe²⁺ (sang), Na⁺ (équilibre)

Exercice

Une étiquette d'eau minérale indique : Ca²⁺ = 350 mg/L ; Mg²⁺ = 180 mg/L ; NO₃⁻ = 75 mg/L. Cette eau respecte-t-elle les normes OMS ? Justifie.

Voir la correction

Cette eau NE respecte PAS les normes OMS.

Justification : - Ca²⁺ = 350 mg/L > 200 mg/L (norme) ✗ - Mg²⁺ = 180 mg/L > 150 mg/L (norme) ✗ - NO₃⁻ = 75 mg/L > 50 mg/L (norme) ✗

Conclusion : Cette eau contient trop de calcium, magnésium et nitrates. Elle n'est pas potable selon les normes OMS.

Quiz d'auto-évaluation

  1. Quel est le pH idéal d'une eau potable selon les normes OMS ?

    1. pH < 6
    2. pH entre 6,5 et 8,5
    3. pH entre 9 et 10
    4. pH = 14
    Réponse

    pH entre 6,5 et 8,5

  2. Qu'appelle-t-on une eau dure ?

    1. Une eau gelée
    2. Une eau contenant beaucoup de Ca²⁺ et Mg²⁺
    3. Une eau très acide
    4. Une eau très chaude
    Réponse

    Une eau contenant beaucoup de Ca²⁺ et Mg²⁺

  3. Quel ion est essentiel pour la solidité des os ?

    1. Na⁺
    2. Cl⁻
    3. Ca²⁺
    4. NO₃⁻
    Réponse

    Ca²⁺

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