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composé chimique de formule moléculaire brute H₂O ; principal constituant des fluides de la plupart des organismes vivants De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Pour les articles homonymes, voir Eau (homonymie).
L'eau est une substance chimique, corps triatomique stable représenté par une molécule coudée H2O dévoilant un angle de 104°5 entre ses deux liaisons covalentes O-H. Ce corps composé minéral, incolore, inodore et insipide est un liquide à la température ordinaire et à la pression atmosphérique normale, caractérisé par l'existence de liaison hydrogène, ce qui justifie une large plage de température entre glaciation à 0 °C et vaporisation à 100 °C[11]. Ce liquide montre aussi une tension superficielle importante, ce qui explique la formation facile de gouttelettes en présence d'air et la rétention facile dans les conduits capillaires, en particulier les pores du sol. La structure polaire de la molécule, l'oxygène électronégatif assurant le pôle négatif et le côté des atomes d'hydrogène formant un pôle positif, explique que l'eau soit un mauvais solvant à l'état liquide des composés non polaires comme les hydrocarbures, et un excellent solvant des solides à liaisons ioniques, libérant leurs électrolytes ainsi que des composés à liaison hydrogène[12]. La molécule d'eau participe aux réactions d'hydrolyse et d'hydratation, mais aussi à diverses réactions d'oxydo-réduction, dévoilant une réactivité vis-à-vis d'oxydants ou de réducteurs suffisamment forts. Dans de nombreux usages, le terme eau est employé au sens restreint d'eau à l'état liquide, ou pour désigner une solution aqueuse diluée (eau douce, eau potable, eau de mer, , etc.) ou une suspension (eau de chaux, eaux grasses, eaux usées etc.)
| Eau | |
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| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | eau |
| Synonymes |
monoxyde de dihydrogène, oxyde d'hydrogène, hydrogénol, hydroxyde d'hydrogène, oxyde dihydrogéné, oxydane |
| No CAS | |
| No ECHA | 100.028.902 |
| No CE | 231-791-2 |
| PubChem | 962 |
| ChEBI | 15377 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | liquide incolore[alpha 1], inodore et insipide |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | H2O [Isomères] |
| Masse molaire[2] | 18,015 3 ± 0,000 4 g/mol H 11,19 %, O 88,81 %, 18,015 28 g mol−1 |
| pKa | pKe = 14,0 |
| Moment dipolaire | 1,8546 D |
| Indice d’iode | gI2 100g−1 |
| Indice d’acide | mgKOH g−1 |
| Indice de saponification | mgKOH g−1 |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | 0 °C à 1,013 25 bar |
| T° ébullition | 100 °C à 1,013 25 bar[3], 100,02 °C ± 0,04[4] |
| Solubilité | g l−1 |
| Masse volumique | 1 000,00 kg m−3 à 4 °C 998,30 kg m−3 à 20 °C 958,13 kg m−3 à 100 °C (liquide) 726,69 kg m−3 à 300 °C - 15,5 MPa[3] |
| Pression de vapeur saturante | 6,112 mbar (glace, 0 °C)[5] 12,4 mbar (10 °C) |
| Viscosité dynamique | 1,002 × 10−3 Pa s à 20 °C 0,547 × 10−3 Pa s à 50 °C 0,281 8 × 10−3 Pa s à 100 °C (liquide) 0,080 4 × 10−3 Pa s à 300 °C - 15 MPa[3] |
| Point critique | 374,15 °C, 22,12 MPa[3],[4] |
| Point triple | 0,01 °C, 611,2 Pa[3],[4] |
| Conductivité thermique | 0,604 W m−1 K−1 à 20 °C |
| Vitesse du son | 1 497 m s−1 à 25 °C[8] |
| Thermochimie | |
| S0gaz, 1 bar | 188,7 J K−1 mol−1 |
| S0liquide, 1 bar | 69,9 J K−1 mol−1 |
| S0solide | J K−1 mol−1 |
| ΔfH0gaz | −241,818 kJ mol−1 |
| ΔfH0liquide | −285,83 kJ mol−1 |
| ΔfH0solide | −291,84 kJ mol−1 |
| ΔfusH° | 6,01 kJ mol−1 |
| ΔvapH° | 44,2 kJ mol−1 à 20 °C, 43,990 kJ mol−1 à 25 °C, 40,657 kJ mol−1 à 100 °C, 2,26 MJ kg−1 à 100 °C |
| Cp | 4 185,5 J kg−1 K−1 à 15 °C et 101,325 kPa, 75,403 J mol−1 K−1 à 15 °C et 101,325 kPa, 75,366 J mol−1 K−1 à 20 °C et 101,325 kPa, 75,291 J mol−1 K−1 à 25 °C et 101,325 kPa |
| PCS | kJ mol−1 |
| PCI | kJ mol−1 |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | 1,33 |
| Constante de Verdet | 4,10 rad T−1 m−1 à 480 nm[9] |
| Écotoxicologie | |
| DL50 | > 90 ml kg−1 (rat, oral)[10] |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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L'eau est ubiquitaire sur Terre et dans l'atmosphère, sous ses trois états, solide (glace), liquide et gazeux (vapeur d'eau). L'eau extraterrestre est également abondante, sous forme de vapeur d'eau dans l'espace et sous forme condensée (solide[alpha 2] ou liquide) à la surface, près de la surface ou à l'intérieur d'un grand nombre d'objets célestes.
L'eau est un constituant biologique important, essentiel sous sa forme liquide pour tous les organismes vivants connus[alpha 3]. Compte tenu de son caractère vital, de son importance dans l'économie et de sa répartition inégale sur Terre, l'eau est une ressource naturelle dont la gestion est l'objet de forts enjeux géopolitiques.
La formule chimique de l’eau pure est H2O. L’eau que l’on observe sur Terre est rarement un corps chimique unique formant masse : l'eau douce est diversement minéralisée et l'eau de mer fortement salée ; l’eau courante grossièrement filtrée et claire reste une solution aqueuse, à la fois solution très diluées de sels minéraux sous forme de cations sodium, potassium, magnésium, calcium etc. et d'anions carbonates, sulfates etc., et comprend, outre des contaminants organiques à l'état de traces, divers gaz dissous comme l'oxygène, le dioxyde de carbone etc. toute en étant une suspension de fines particules, de bactéries et autres micro-organismes. Les chimistes préfèrent utiliser de l'eau distillée pour ne pas contaminer ou modifier les solutions aqueuses étudiées : cette eau distillée, parfois obtenue par simple point flash, ne contient quasiment plus de sels minéraux, de gaz dissous, de contaminants organiques et de gaz dissous[13]. Notons que l'eau distillée, relativement pure et neutre, est difficilement conservable à long terme, car son pH initialement de 7 peut glisser facilement vers 5,4 en dissolvant par agitation du gaz carbonique de l'air et sa conductibilité électrique quasiment nulle s'accroît insensiblement par réapparition inéluctable d'ions dissous, du fait des surfaces de contenants ou des gaz de contact.
Majoritairement observable sur Terre à l'état liquide, l'eau est en effet un puissant solvant d'autant qu'elle est plus pure : elle dissout facilement ou solubilise rapidement de nombreux corps ioniques, comme les matières salines, à l'image du sel et du gypse qu'elle peut transporter, ainsi que de nombreux autres gaz[alpha 4], par exemple les composants de l'air, en particulier l'oxygène ou le dioxyde de carbone. L'expression « solvant universel »[14] est toutefois sujette à maintes précautions, beaucoup de matériaux naturels (roches, métaux, etc.) étant insolubles dans l'eau (dans la plupart des cas ou de manière infime). Du fait de sa masse volumique, l'eau qui se meut par gravité peut arracher et mettre en suspension un grand nombre de corps, petit et gros, ce qui accroît d'autant la densité apparente de la phase liquide en mouvement, et explique la force d'arrachement et de ravinement des flux d'eaux boueuses ou composites de roches et végétaux, ces derniers nommées "laves" dans diverses traditions montagnardes, causant un recouvrement final en bout de pente ou lors du retrait.
La surface de la Terre est recouverte à 71 % d’eau[15] (97 % d’eau salée et 3 % d’eau douce dans différents réservoirs[16]) sous différentes formes :
La circulation de l’eau au sein des différents compartiments terrestres est appelée « cycle de l'eau ». En tant que composé essentiel à la vie, l’eau a une grande importance pour l'Homme[17] mais aussi pour toutes les espèces végétales et animales. Source de vie et objet de culte depuis les origines de l'Homme, l'eau est conjointement, dans les sociétés d'abondance comme la France, un produit de l'économie et un élément majeur de l'environnement.
Le corps humain est composé à 65 % d’eau pour un adulte, à 75 % chez les nourrissons et à 94 % chez les embryons de trois jours. Les cellules, quant à elles, sont composées de 70 % à 95 % d'eau. Les animaux sont composés en moyenne de 60 % d'eau et les végétaux à 75 %. On trouve néanmoins des extrêmes : la méduse (98 %) et la graine (10 %)[18]. L'eau de boisson passe la barrière intestinale et est diffusée par les réseaux sanguins et lymphatiques. Dans les membranes cellulaires, des pores spéciaux dits aquaporines permettent le passage de l'eau de part et d'autre de la membrane tout en empêchant les ions de pénétrer dans la cellule. En 2009, environ 500 aquaporines étaient identifiées chez les plants et animaux, dont 13[19] chez l'humain. Ces pores protéiques complexes « trient » les molécules ayant la même taille que la molécule d’eau et ne laissent passer que l'eau[20].
L'eau a la propriété particulière de présenter une anomalie dilatométrique : sa phase solide est moins dense que sa phase liquide, ce qui fait que la glace flotte[21].
Le substantif eau apparaît timidement sous cette graphie en français moyen vers 1490[22]. Auparavant au XIVe siècle, il s'écrit eaue pour désigner surtout les secrétions du corps en médecine et s'écrit encore ainsi jusqu'à la fin du XVIe siècle. Si le mot d'ancien français ewe est attesté par la Chanson de Roland, entre 1080 et 1100, il existe vers 1050 une forme romane egua qualifiant un liquide inodore et transparent, qui peut être associée à l'ancien français méridional.
Pour les clercs du temps, il est évident qu'il s'agit d'un dérivé altéré ou simplifié du mot féminin latin ăqua, aquæ, alors par les langues romane d'oïl. La bonne reconnaissance du terme latin aqua préservé par l'italien acqua a permis l'adaptation savante ou la reprise de quelques mots, par exemple le latin aquarium signifiant réservoir ou abreuvoir qui, parallèlement par évolution linguistique romane est devenu notre évier en français. Il y a aussi aquariophile, aquatique, aqueduc, aquaculture ou aquiculture, aquiculteur, aquicole, aquifère, aquanaute, aquaplanage ou aquaplane, aquatinte, aquarelle etc. Un mélange aqueux en chimie est une solution dont le solvant est l'eau. Le préfixe grec hydro à l'origine des adjectifs anhydre, hydrique, hydratant, hydraté, hydraulique, hydro-électrique, hydrominéral, hydrofuge, hydrophile versus hydrophobe, hydromécanique, hydropneumatique, hydrosoluble, hydrostatique, hydrothermal etc., des mots hydracide, hydraire, hydratation, hydrate, hydravion, hydrémie, hydrocharidacées, hydrocotyle, hydrocution, hydrodynamique, hydroélectricité, hydrofoil, hydrogéologie, hydroglisseur, hydrographie, hydrolase, hydrolat, hydrologie, hydromel, hydrométéore, hydromètre, hydrosilicate, hydroplanage, hydrosphère, hydrostatique, hydrothérapie, des verbes hydrater, hydrofuger, hydrolyser etc. en français, dérive du grec ancien ὕδωρ (hudôr) et non pas de ὕδρος (hudros) lequel signifie « serpent d'eau » (d'où l'hydre 
)[23]. Il faudrait ajouter, pour être plus exhaustif les deux préfixes hygro- et lyo-, respectivement tirés du grec hugros, humidité et lucin, dissoudre, et leurs dérivés : hygromètre, hygrophile versus hygrophobe, hygroscopique, lyophile versus lyophobe, lyophilisation[24].
Par « eau », on comprend souvent liquide incolore et inodore constitué en majorité d'eau, mais pas uniquement d'eau pure. Suivant sa composition chimique qui induit son origine ou son usage, on précise :
L'eau représente un millionième de la masse de l'Univers observable[25].
L'eau est universelle : la radioastronomie la détecte partout dans l'univers. Au-delà de l'évidence terrestre, elle a été trouvée à travers tout le système solaire, dans le milieu interstellaire et même à la surface des étoiles[26]. Des nuages interstellaires à de multiples galaxies, en passant par la Voie lactée. Il est probable que l'eau existe en abondance dans les milieux les plus lointains, inaccessibles à l'observation, car ses composants, l'hydrogène et l'oxygène, sont parmi les plus abondants dans l'Univers. Les nuages interstellaires se concentrent éventuellement dans des nébuleuses solaires et des systèmes stellaires tels que le nôtre. L'eau initiale peut alors être trouvée dans les comètes, les planètes, les planètes naines et leurs satellites.
La forme liquide de l'eau est seulement connue sur Terre, bien que des signes indiquent qu'elle soit (ou ait été) présente sous la surface d'Encelade, l'un des satellites naturels de Saturne, sur Europe et à la surface de Mars. Il semblerait qu'il y ait de l'eau sous forme de glace sur la Lune en certains endroits, mais cela reste à confirmer. La raison logique de cette assertion est que de nombreuses comètes y sont tombées et qu'elles contiennent de la glace, d'où la queue qu'on en voit (quand les vents solaires les touchent, laissant une traînée de vapeur). Si l'on découvre de l'eau en phase liquide sur une autre planète, la Terre ne serait alors peut-être pas la seule planète que l'on connaît à abriter la vie.
Les avis divergent sur l'origine de l’eau sur la Terre.
Le cycle de l'eau (connu scientifiquement sous le nom de cycle hydrologique) se rapporte à l'échange continu de l'eau entre l'hydrosphère, l'atmosphère, l'eau des sols, l'eau de surface, les nappes phréatiques et les plantes.
L'eau liquide est trouvée dans toutes sortes d'étendues d'eau, telles que les océans, les mers, les lacs, et de cours d'eau tels que les fleuves, les rivières, les torrents, les canaux ou les étangs. La majorité de l'eau sur Terre est de l'eau de mer. L'eau est également présente dans l'atmosphère en phase liquide et vapeur. Elle existe aussi dans les eaux souterraines (aquifères).
| Réservoirs | Volume (106 km3) | Pourcentage du total |
|---|---|---|
| Océans | 1 320 | 97,25 |
| Calottes glaciaires et glaciers | 29 | 2,05 |
| Eau souterraine | 9,5 | 0,68 |
| Lacs | 0,125 | 0,01 |
| Humidité des sols | 0,065 | 0,005 |
| Atmosphère | 0,013 | 0,001 |
| Fleuves et rivières | 0,0017 | 0,000 1 |
| Biosphère | 0,000 6 | 0,000 04 |
Le volume approximatif de l'eau de la Terre (toutes les réserves d'eau du monde) est de 1 360 000 000 km3. Dans ce volume :
Si la fraction d'eau sous forme gazeuse est marginale, la Terre a perdu au cours de son histoire un quart de son eau dans l'espace[28].
On sait depuis 2014 qu'une partie notable du manteau terrestre principalement constituée de ringwoodite, entre 525 et 660 km de profondeur, pourrait contenir jusqu'à trois fois le volume d'eau des océans actuels (et en serait la source principale). La quantification n'est pas encore définitive mais pourrait faire varier énormément le volume d'eau disponible sur Terre, même si son exploitabilité et sa disponibilité spontanée sont douteuses[29],[30].
L'eau liquide semble avoir joué, et continue à jouer, un rôle primordial dans l'apparition et la persistance de la vie sur Terre. La forme liquide, contrairement aux états gazeux ou solide, maximise les contacts entre atomes et molécules, augmentant de fait leurs interactions. L'eau est une molécule polaire et un bon solvant, capable de solubiliser de nombreuses molécules. Le cycle de l'eau joue un rôle majeur, notamment par l'érosion des continents, qui permet d'apporter de grandes quantités de minéraux nécessaires à la vie dans les rivières, les lacs et les océans. Le gel de l'eau permet d'éclater les roches et augmente la disponibilité de ces minéraux[31].
Durant l'« Anthropocène »[32], l'humanité a bouleversé le cycle de l'eau, par la surexploitation de certaines nappes, la déforestation, le dérèglement climatique, la canalisation de grands cours d'eau, les grands barrages, l'irrigation à grande échelle[33]. Elle l'a fait à une vitesse et à une échelle qui ne sont pas comparables avec les événements historiques passés, et avec des effets qui dépassent ceux des grandes forces géologiques[33].
La température de vaporisation de l'eau dépend directement de la pression atmosphérique, comme le montrent ces formules empiriques :
Son point d'ébullition est élevé par rapport à un liquide de poids moléculaire égal. Ceci est dû au fait qu'il faut rompre jusqu'à trois liaisons hydrogène avant que la molécule d'eau puisse s'évaporer. Par exemple, au sommet de l'Everest, l'eau bout à environ 68 °C, à comparer aux 100 °C au niveau de la mer. Réciproquement, les eaux profondes de l'océan près des courants géothermiques (volcans sous-marins par exemple) peuvent atteindre des températures de centaines de degrés et rester liquides.
L'eau est sensible aux fortes différences de potentiel électrique. Il est ainsi possible de créer un pont d'eau liquide de quelques centimètres entre deux béchers d'eau distillée soumis à une forte différence de potentiel[34].
Un nouvel « état quantique » de l’eau a été observé quand les molécules d’eau sont alignées dans un nanotube de carbone de 1,6 nanomètre de diamètre et exposées à une diffusion de neutrons. Les protons des atomes d’hydrogène et d’oxygène possèdent alors une énergie supérieure à celle de l’eau libre, en raison d’un état quantique singulier. Ceci pourrait expliquer le caractère exceptionnellement conducteur de l’eau au travers des membranes cellulaires biologiques[35].
Radioactivité : elle dépend des métaux et minéraux et de leurs isotopes présent dans l'eau, et peut avoir une origine naturelle ou artificielle (retombées des essais nucléaires, pollution radioactive, fuites, etc.). En France, elle est suivie par l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), y compris pour l'eau du robinet[36].
L'eau est un fluide thermodynamique d'usage courant, efficace et économique[3] :
La radiolyse de l'eau est la dissociation, par décomposition chimique de l'eau (H2O) (liquide ou de vapeur d'eau) en hydrogène et hydroxyle respectivement sous forme de radicaux H· et HO·, sous l'effet d'un rayonnement énergétique intense (rayonnement ionisant). Elle a été expérimentalement démontrée il y a environ un siècle. Elle se fait en passant par plusieurs stades physicochimiques et à des conditions particulières de température et de pression, de concentration du soluté, de pH, de débit de dose, de type et énergie du rayonnement, de présence d'oxygène, de nature de la phase de l'eau (liquide, vapeur, glace). C'est un phénomène encore incomplètement compris et décrit qui pourrait, dans le domaine du nucléaire, des voyages dans l'espace ou pour d'autres domaines, avoir dans le futur des applications techniques nouvelles, entre autres pour la production d'hydrogène[37].
À l’origine, un décimètre cube (litre) d’eau définissait une masse d'un kilogramme (kg). L’eau avait été choisie car elle est simple à trouver et à distiller. Dans notre système actuel de mesure – le Système international d'unités (SI) – cette définition de la masse n’est plus valable depuis 1889, date à laquelle la première Conférence générale des poids et mesures définit le kilogramme comme la masse d’un prototype de platine iridié conservé à Sèvres. Aujourd’hui à 4 °C, la masse volumique est de 0,999 95 kg/L. Cette correspondance reste donc une excellente approximation pour tous les besoins de la vie courante.
La molécule d'eau possède une forme coudée due à la présence de deux doublets non-liants : les deux orbitales non-liantes et les deux orbitales liantes (liaisons O−H) se repoussent et s'approchent de la symétrie tétraédrique (en) que réalisent les quatre orbitales liantes de la molécule CH4. Elle possède donc une structure tétraédrique (type AX2E2 en méthode VSEPR) ; l'angle H-O-H est de 104,5°[alpha 8] et la distance interatomique dO-H vaut 95,7 pm soit 9,57 × 10−11 m.
L'eau étant une molécule coudée, sa forme joue un rôle important dans sa polarité. En effet, du fait de sa forme coudée, les barycentres des charges partielles positives et négatives ne sont pas superposés. Cela entraîne une répartition inégale des charges ce qui donne à l'eau ses propriétés de molécules polaires[38].
De là il vient que :
Ce qui explique, par exemple la forme particulièrement ordonnée des cristaux de glace. À quantité égale, la glace flotte sur l'eau (sa densité solide est plus faible que celle liquide).
L'eau est un composé amphotère, c'est-à-dire qu'elle peut être une base ou un acide. L'eau peut être protonée, c'est-à-dire capter un ion H+ (autrement dit un proton, d'où le terme protonée) et devenir un ion H3O+ (voir Protonation). À l'inverse, elle peut être déprotonée, c'est-à-dire qu'une autre molécule d'eau peut capter un ion H+ et la transformer en ion OH−. Cependant, ces réactions se produisent très rapidement et sont minimes.
Les solvants protiques ou polaires y sont solubles (grâce aux liaisons hydrogène) et les solvants aprotiques ou non-polaires ne le sont pas.
L’eau est le principal constituant du corps humain. La quantité moyenne d’eau contenue dans un organisme adulte est d'environ 65 %, ce qui correspond à environ 45 litres d’eau pour une personne de 70 kilogrammes. Ce pourcentage peut néanmoins varier, plus une personne est maigre, plus la proportion d’eau de son organisme est importante. L'eau dépend également de l’âge : elle diminue avec les années, car plus les tissus vieillissent, plus ils se déshydratent, l’eau étant remplacée par de la graisse.
Dans l’organisme, la concentration en eau varie d'un organe à l’autre et selon les cellules[40] :
L'organisme humain a besoin d'environ 2,5 litres d'eau par jour (1,5 litre sous forme liquide et 1 litre acquis dans la nourriture absorbée), davantage en cas d'exercice physique ou de forte chaleur ; il ne faut pas attendre d'avoir soif pour en absorber, surtout pour les femmes enceintes et pour les personnes âgées chez qui la sensation de soif est retardée. Sans eau, la mort survient après 2 à 5 jours, sans fournir aucun effort (40 jours sans nourriture en étant au repos)[41].
Chaque jour, l'organisme absorbe en moyenne[42],[alpha 10] :
Chaque jour, l'organisme en rejette[43],[alpha 10] :
On distingue huit types :
Les contrôles de qualité y recherchent d'éventuels polluants et substances indésirables, dont depuis peu, des médicaments, résidus de médicaments ou perturbateurs endocriniens[44] pour limiter les risques environnementaux et sanitaires des résidus de médicaments sur les milieux aquatiques.
![Thumb](#/media/Fichier:Les_merveilles_de_l'industrie,_1873_"Alambic_pour_la_distillation_de_l'eau"_(4842882905).jpg)
De l'eau relativement pure ou potable est nécessaire à beaucoup d’applications industrielles et à la consommation humaine.
En France, le nombre de paramètres qualitatifs de la potabilité est passé entre 1989 et 2003 de 63 à 48 dont 2 paramètres microbiologiques, 26 paramètres chimiques, 18 paramètres indicateurs et 2 paramètres de radioactivité. Rapporté aux quelque 143 000 substances chimiques présentes en Europe, le taux de contrôle est donc de moins de 0,02 %[45].
La communication des acteurs de la chaîne de l'eau en France aborde souvent l'opposition entre consommation d'eau en bouteille ou du robinet, qui est source de quelques polémiques :
En France, les deux types d'eau contiennent des polluants[46].
Par ailleurs, l'eau sert aussi à nettoyer la nourriture et les vêtements, à se laver mais aussi à remplir des piscines (il faut 60 m3 d'eau pour remplir une piscine privée moyenne[47]).[source insuffisante]
En France, de 2008 à 2015, les distributeurs d'eau de France métropolitaine fournissent environ 5,5 milliards de mètres cubes d’eau potable par an[48], soit, en moyenne, 85 m3 par habitant et par an[48], ou 234 litres d’eau par personne et par jour[48] dont un tiers vient des eaux de surface[48] (20 % de cette eau est perdue via les fuites du réseau de distribution[48]) ; et au total « plusieurs dizaines de milliards de m3 d’eau sont prélevés chaque année »[49] et utilisés comme eau potable (embouteillée ou non), mais aussi pour l'irrigation, l'industrie, l'énergie, les loisirs, le thermalisme, les canaux, l'entretien de voiries, la production de neige artificielle ou bien d'autres activités, mais c'est la production d'énergie qui en utilise le plus (59 % de la consommation totale) devant la consommation humaine (18 %), l'agriculture (irrigation) (12 %) et l'industrie (10 %)[50]. Une banque nationale des prélèvements sur l'eau[51] (BNPE) est disponible en ligne pour le grand public comme les experts depuis 2015. Elle doit permettre le suivi des prélèvements quantitatifs (par environ 85 000 ouvrages connus en 2015) et d'évaluer la pression sur la ressource en eau (métropole et outre-mer français), avec des données détaillées ou de synthèse téléchargeables (mais « encore à consolider » en 2015)[52]).
D'un point de vue économique, le secteur de l'eau est généralement considéré comme partie prenante du secteur primaire car exploitant une ressource naturelle ; il est même parfois agrégé au secteur agricole[53].
L’agriculture est le premier secteur de consommation d’eau, notamment pour l’irrigation.
En France, l’agriculture absorbe plus de 70 % de l’eau consommée[54], ce qui peut s’expliquer par différentes raisons :
De ce fait, au début des années 1960, les agriculteurs, pour accroître sensiblement leurs rendements, ont eu recours à l’agriculture intensive (utilisation d’engrais chimiques, de pesticides et de produits phytosanitaires). Cette agriculture intensive a eu pour conséquence de polluer les eaux des sols avec de fortes concentrations en azote, phosphore et molécules issues des produits phytosanitaires[54]. Aujourd’hui, les traitements pour éliminer ces polluants sont complexes, onéreux et souvent difficiles à appliquer. Par conséquent, on s’oriente vers d’autres pratiques agricoles plus respectueuses de l’Homme et de l’environnement comme l’agriculture « intégrée » ou « biologique ». L'agroforesterie et les bocages sont des solutions pour construire des micro-climats et permettre la circulation de l'eau jusqu'à l'intérieur des terres grâce aux phénomènes d'évapotranspiration des végétaux. Pour exemple, un hectare de hêtraie, qui consomme de 2 000 à 5 000 tonnes d’eau par an, en restitue 2 000 par évaporation[55].
L’eau est aussi utilisée dans nombre de processus industriels et de machines, telles que la turbine à vapeur ou l’échangeur de chaleur. Dans l'industrie chimique, elle est utilisée comme solvant ou comme matière première dans des procédés, par exemple sous forme de vapeur pour la production d'acide acrylique[56],[57],[58]. Dans l’industrie, les rejets d’eau usée non traitée provoquent des pollutions qui comprennent les rejets de solutions (pollution chimique) et les rejets d’eau de refroidissement (pollution thermique). L’industrie a besoin d’eau pure pour de multiples applications, elle utilise une grande variété de techniques de purification à la fois pour l’apport et le rejet de l’eau.
L’industrie est ainsi grande consommatrice d’eau :
C’est parce que les combustibles se combinent avec l’oxygène de l’air qu’ils brûlent et dégagent de la chaleur. L’eau ne peut pas brûler puisqu’elle est déjà le résultat de la réaction de l’hydrogène avec l’oxygène.
Elle aide à éteindre le feu pour deux raisons :
Le craquage de l'eau ayant lieu à partir de 850 °C, on évite d'utiliser de l'eau sans additif si la température du brasier dépasse cette température. [réf. nécessaire]
L'assainissement et l'épuration sont les activités de collecte et traitement des eaux usées (industrielles, domestiques, ou autres) avant leur rejet dans la nature, afin d’éviter la pollution et les nuisances sur l’environnement. L'eau après un premier traitement souvent est désinfectée par ozonation, chloration ou traitement UV, ou encore par microfiltration (sans ajout de produit chimique dans ces derniers cas).
La protection de ce bien commun qu'est la ressource en eau a motivé la création d'un programme de l'ONU (UN-Water), et d'une évaluation annuelle Global Annual Assessment of Sanitation and Drinking-Water (GLAAS)[66], coordonné par l'OMS.
La multiplicité de ses usages fait de l'eau une ressource fondamentale des activités humaines. Sa gestion fait l’objet d'une surveillance permanente et affecte les relations entre les États.
Pour faire face à ces questions, un conseil mondial de l'eau, dont le siège est à Marseille, a été fondé en 1996, réunissant des ONG, des gouvernements et des organisations internationales. De manière régulière, un forum mondial de l'eau est organisé pour débattre de ces sujets, mais pas toujours dans la même ville. En parallèle au forum mondial de l'eau, un forum alternatif mondial de l'eau est organisé par des mouvements alternatifs.
En France, les nombreux acteurs de l'eau et leurs missions diffèrent selon les départements et les territoires. Il existait cinq polices de l'eau aujourd'hui coordonnées par les Missions interservice de l'eau[67] (MISE). Les Agences de l'eau sont des établissements publics percevant des redevances qui financent des actions de collectivités publiques, d'industriels, d'agriculteurs ou d'autres acteurs pour épurer ou protéger la ressource en eau. La distribution d'eau potable est un service public gérée au niveau communal ou EPCI, soit directement en régie, soit déléguée à une société privée (affermage, concession). L'ONEMA remplace le conseil supérieur de la pêche, avec des missions étendues.
La nouvelle « loi sur l'eau et les milieux aquatiques » (LEMA) de 2007 modifie en profondeur la précédente loi et traduit dans la législation française la « directive-cadre de l'eau » (DCE) européenne.
La gestion de l’eau couvre de nombreuses activités :
La France est le pays des grandes entreprises de l'eau (Suez, Veolia, etc.). Celles-ci prennent une importance mondiale depuis les années 1990. Mais avec le Grenelle de l'Environnement et du grenelle de la mer, et sous l'égide de personnalités telles que Riccardo Petrella, la question de l'eau comme bien public reste posée.
En 2009, un colloque[68] a porté sur la régulation et une plus grande transparence des services d'eau en France.
Les montagnes couvrent une part importante de la Terre. En Europe (35,5 % du territoire en Europe, 90 % en Suisse et en Norvège) et plus de 95 millions d’Européens y vivaient en 2006. Elles sont de véritables châteaux d’eau et jouent un rôle capital dans la gestion des ressources aquifères car elles concentrent une part importante des précipitations et tous les grands fleuves et leurs principaux affluents y prennent leur source.
En montagne, l'eau est une richesse écologique mais aussi source d'hydroélectricité et de commerce (mise en bouteille d’eau minérale), et le support de sports et loisirs en eaux vives. En Europe, 37 grandes centrales hydrauliques sont implantées en montagne (sur 50, soit 74 %) auxquelles s’ajoutent 59 autres grandes centrales sur 312 (18,9 %).
Les montagnes présentent des situations particulières, car elles sont tout d’abord des zones de risques :
Mais l’eau en montagne, est surtout une source de richesse et de développement. Une meilleure valorisation de ce potentiel par l’aménagement du territoire peut être la source de nouvelles richesses pour l’économie des zones de montagne, mais dans le cadre d’un comportement économe et responsable. Avec le réchauffement climatique, les situations d’évènements extrêmes comme les sécheresses, les inondations et l’érosion accélérée, risquent de se multiplier et d’être, avec la pollution et le gaspillage, d’ici une génération un des principaux facteurs limitant le développement économique et social dans la plupart des pays du monde.
Selon les experts réunis à Megève en dans le cadre de l’« Année internationale de la montagne » avec la participation de la FAO, de l’UNESCO, du Partenariat mondial de l'eau et du Réseau international des organismes de bassin, afin de tirer un diagnostic et de formuler les propositions présentées au forum mondial de l'eau de Kyoto () : « La « solidarité amont-aval » reste trop faible : il vaut mieux aider les montagnes dans le cadre de politiques intégrées de bassins, pour qu’ils assurent la gestion et l’équipement nécessaires des hauts bassins versants. […] Il est impératif en effet de conduire en montagne des actions particulières renforcées d’aménagement et de gestion pour mieux se protéger contre les inondations et l’érosion, lutter contre les pollutions et optimiser les ressources en eau disponibles pour les partager entre les usagers, tant en amont que dans les plaines en aval. »[réf. souhaitée]
Certains territoires connaissent un développement important induit par la mise en service d’infrastructures routières nouvelles et un dynamisme économique. En France, les documents d’urbanisme sont révisés fréquemment pour permettre la construction d’espaces nouveaux[réf. nécessaire]. Or, l'extension des territoires urbanisés a des impacts sur l’environnement : accroissement des prélèvements pour l’alimentation des populations en eau potable, augmentation des rejets (eaux pluviales et eaux usées), fragmentation des milieux naturels, etc.[réf. souhaitée] Ceux-ci ne sont pas toujours correctement appréhendés au niveau des documents d'urbanisme, qui structurent et planifient l'espace[réf. nécessaire]. Ces réflexions ont été au cœur du Grenelle de l’Environnement en 2007.
Ces impacts doivent être pris en compte en amont, dès la définition des projets structurants à l’échelle d’un territoire. Aussi convient-il de les intégrer dans l’élaboration des documents de planification urbaine (plans locaux d’urbanisme, cartes communales, etc.).
L'eau est un objet et un vecteur de confrontations importantes. À ce titre, cette ressource est analysée sous le prisme de la géopolitique afin de rendre compte de son rôle dans le déclenchement de guerres[69].
En 2017, sur 6,4 milliards d'êtres humains, 3,5 milliards de personnes boivent chaque jour de l’eau dangereuse ou de qualité douteuse[70]. De plus, 2,4 milliards ne disposent pas de système d'assainissement d'eau. En 2018, 2 milliards d'êtres humains dépendent de l'accès à un puits. Il faudrait mobiliser 37,6 milliards de dollars par an pour répondre au défi de l'eau potable pour tous, quand l'aide internationale est à peine de trois milliards[70].
L'impossibilité d'accès à l'eau potable d'une grande partie de la population mondiale a des conséquences sanitaires graves. Ainsi, un enfant meurt toutes les cinq secondes de maladies liées à l’eau et à un environnement insalubre[71] ; des millions de femmes s'épuisent en corvées d’eau ; entre 40 et 80 millions de personnes ont été déplacées à cause des 47 455 barrages construits dans le monde, dont 22 000 en Chine[72][réf. incomplète]. Selon l’ONG Solidarités International, 361 000 enfants de moins de cinq ans meurent chaque année de diarrhée causée par un accès inadéquat à l’Eau, l'Hygiène et l'Assainissement (EHA)[73]. Toutes causes confondues (diarrhées, choléra, gastro-entérites infectieuses aigües et autres infections), ces maladies hydriques[74] représentent selon l'Unicef 1,8 million de victimes chez les moins de cinq ans[75]. Chaque année, 272 millions de jours de scolarité sont perdus à cause d'infections transmises par l'eau insalubre[70].
L’eau a longtemps revêtu plusieurs aspects dans les croyances et les religions des peuples. Ainsi, de la mythologie gréco-romaine aux religions actuelles, l’eau est toujours présente sous différents aspects : destructrice, purificatrice, source de vie, guérisseuse, protectrice ou régénératrice.
Les sciences laissent penser que l’eau est indispensable à la vie. La mythologie et certaines religions ont lié l'eau à la naissance, à la fécondité, à la pureté ou à la purification.
L’eau revêt cet aspect destructeur notamment lorsqu’on parle de fin du monde ou de genèse. Mais cela ne se limite pas aux religions monothéistes. Ainsi, dans l’épopée de Gilgamesh, une tempête qui dura six jours et sept nuits était à l’origine des inondations et de la destruction de l’humanité. Les Aztèques ont eux aussi cette représentation de l’eau puisque le monde du Soleil d’Eau placé sous le signe de l’épouse de Tlaloc est détruit par un déluge qui rasera même jusqu’aux montagnes. « Et l’Éternel dit : J’exterminerai de la face de la terre l’homme que j’ai créé, depuis l’homme jusqu’au bétail, aux reptiles, et aux oiseaux du ciel ; car je me repens de les avoir faits. » : c’est par cela qu’est désignée la fin du monde dans la genèse judéo-chrétienne, et d’ajouter : « Les eaux grossirent de plus en plus, et toutes les hautes montagnes qui sont sous le ciel entier furent couvertes »[77]. Le mythe des aborigènes d’Australie est, quant à lui, attaché à l’idée de punition et non pas de destruction, puisqu’une grenouille géante aurait absorbé toute l’eau et asséché la terre mais aurait tout recraché en rigolant aux contorsions d’une anguille. Les marées contribuent lentement aux phénomènes d'érosion et d'engraissement sur les littoraux mais ce sont les grandes inondations et tsunamis qui marquent périodiquement les esprits. Depuis l'ère industrielle, de nombreuses usines et autres facteurs de risques ont été concentrés dans les vallées et sur les littoraux, faisant que le risque technologique peut se combiner avec les risques liés aux manques ou excès d'eau. Le Genpatsu shinsai est par exemple au Japon l'association du risque nucléaire au risque de tsunami, l'occurrence simultanée de deux événements de ce type aggravant fortement leurs conséquences respectives.
Cet aspect donne à l’eau un caractère presque sacré dans certaines croyances. En effet, outre la purification extérieure que confère l’eau, il y a aussi cette faculté d’effacer les difficultés et les péchés des croyants à son contact et de laver le croyant de toute souillure. Les exemples sont nombreux, allant de la purification dans le Gange dans l’hindouisme (où beaucoup de rituels sont exécutés au bord de l’eau tels que les funérailles) ou les ablutions à l’eau dans l’Islam jusqu’au baptême dans le christianisme ou l’initiation des prêtres shintoïstes.
Outre l’aspect purificateur, l’eau s’est étoffée au cours des siècles et des croyances d’une faculté de guérison. Plusieurs signes de culte et d’adoration datant du Néolithique ont été retrouvés près de sources d’eau en Europe. Longtemps, des amulettes d’eau bénite ont été accrochées à l’entrée des maisons pour protéger ses occupants du Mal. On considère que le contact avec certaines eaux peut aller jusqu’à guérir de certaines maladies. L’exemple le plus proche est celui du pèlerinage à Lourdes en France où chaque année des milliers de gens se rendent pour se baigner dans sa source. Parmi les cas de guérison par l’eau de Lourdes, 67 ont été reconnus par l’Église catholique. Les rituels thérapeutiques christianisés des bonnes fontaines en constituent une autre illustration[78]. Du point de vue de la science, les propriétés curatives ont été démontrées car aujourd’hui l’hydrothérapie est courante dans les soins de certaines maladies.
Le canular du monoxyde de dihydrogène, conçu par Eric Lechner, Lars Norpchen et Matthew Kaufman, consiste à attribuer à l’eau la dénomination scientifique de monoxyde de dihydrogène (DHMO), inconnue des non-initiés, et à tenir à son sujet un discours solennellement scientifique de manière à créer chez l’auditeur une inquiétude injustifiée.
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