Principales catégories d'eaux minérales naturelles
Eaux sulfurées
Il s’agit d’une catégorie spécifique d’eaux minérales dont le thermalisme a su tirer parti, notamment pour le traitement des affections des voies respiratoires.
Peu connues dans leur composition jusqu’à une époque récente, les eaux minérales sulfurées présentent la particularité de posséder un élément, le soufre, existant sous plusieurs états d’oxydation.
Depuis la forme la plus réduite jusqu’à la forme oxydée, on rencontre respectivement les espèces suivantes [ 14] :
– les sulfures [H2S], [HS]-, [S]2-, [RS] , où R est un radical organique;
– les polysulfures [HS]n-, [Sn]2_ , avec n > 1 ;
– le soufre élémentaire [S8] ;
– les thiosulfates [S,0,]2~;
– les sulfates [S04]2-.
La présence d’espèces réduites confère à ces eaux un potentiel redox fortement négatif qui favorise les réactions d’oxydoréduction. Il faut donc s’attendre à ce que les eaux sulfurées soient extrêmement instables : c’est ainsi que sous l’action de l’oxygène de l’air, les sulfures se transforment soit en soufre élémentaire insoluble (qui apparaît alors sous forme de particules jaunes, dans les piscines par exemple), soit en sulfates solubles. En présence de certains composés organiques, les sulfures peuvent également former des sulfures organiques (mercaptans) qui sont bien souvent très odorants.
Les teneurs en sulfures (exprimées sous la forme de [H,S] = [H2S] + [HS]- + [S]2- en millimole/litre1 ou mm/L) varient entre 0,01 mm/L (soit l’équivalent de 0,3 mg/L) pour les eaux les plus faiblement sulfurées et 4,3 mm/L (150 mg/L) pour les plus riches. Des teneurs inférieures à
0, 01 mm/L ne sont pas caractéristiques d’une eau sulfurée, ces traces correspondant plutôt à une légère réduction microbiologique accidentelle des sulfates en sulfures.
La répartition entre les différentes espèces des sulfures dépend directement du pH de l’eau; en milieu alcalin, les espèces [HS]-et [S]2- prédominent sur l’espèce [H2S] tandis qu’en milieu neutre [H,S| et [HS| sont prépondérants, ce qui explique l’odeur caractéristique de l’acide sulfhydrique — « œufs pourris » dans les établissements thermaux.
Il existe deux catégories d’eaux sulfurées.
Eaux sulfurées sodiques, de type «pyrénéen» [12]
Ce sont des eaux faiblement minéralisées (extrait sec inférieur à 400 mg/L), chaudes à très chaudes (30 à 65 °C), au pH alcalin (8 à 10) et contenant des sulfures ([H2S] : de 0,05 à 0,4 mm/L ou 13,6 mg/L exprimé en ILS), du sodium (cation prépondérant), de la silice et du fluor en quantités souvent importantes (respectivement 90 et 16 mg/L pour les eaux d’Amélie-les- Bains).
Cette silice totale qui représente parfois le quart des éléments présents, voire davantage par rapport à la minéralisation totale, se trouve partiellement ionisée au pH alcalin de l’eau et sous forme de [H3Si04]~.
Leur pH alcalin, s’il favorise la prépondérance de la forme [HS~] et son oxydation en sulfates, crée des conditions propices au développement de plancton thermal, plus communément appelé barégine [9],
Iintrent dans cette catégorie les eaux des Pyrénées de Luchon, Cauterets, Amélie-les-Bains…
Eaux sulfurées calciques [19]
Les eaux sulfurées calciques font partie de la famille des eaux contenant essentiellement des sulfures associés au calcium et parfois au sodium mais en plus faible quantité.
S’il existe une grande diversité de température et de minéralisation de ce type d’eau (quelques milligrammes par litre à plusieurs grammes), elles présentent toutefois comme point commun un pH compris entre 7 et 8 qui est favorable à la libération d’hydrogène sulfuré [H2S]. Le calcium reste quant à lui le cation prépondérant tandis que les anions dominants sont les sulfates et parfois les chlorures.
Les mécanismes d’oxydation de ces eaux apparaissent ainsi plus complexes que pour les précédentes et aboutissent donc à la formation d’autres espèces en plus des sulfates, comme le soufre élémentaire ou le carbonate de calcium, tous deux insolubles.
liutrent par exemple dans cette catégorie les eaux minérales d’Aix-les- Bains, d’Enghien-les-Bains, d’Allevard ou des Camoins.
Les eaux sulfurées sont exploitées pour les propriétés de l’hydrogène sulfuré, de la silice et du sodium, dans le traitement des affections des voies respiratoires ou la dermatologie.
Eaux sulfatées
Les eaux sulfatées sont des eaux qui contiennent essentiellement des ions sulfates |S04|2 associés au calcium et au magnésium. Cette minéralisation résulte d’un lessivage de gypse ou d’anhydride qui peuvent être inclus dans des terrains calcaires et magnésiens. Selon la nature des cations associés, les eaux seront dites sulfatées calciques, lorsque leur teneur en calcium demeure élevée par rapport au sodium, sulfatées sodiques (plus rares en France), ou sulfatées mixtes lorsque leur minéralisation résulte d’un apport de sulfate de sodium et de chlorure. Généralement, le magnésium est associé en quantité notable mais inférieure à celle du calcium. La solubilité du sulfate de calcium étant fonction de la température de l’eau avec un maximum vers 38 °C, sa teneur s’en trouve d’autant limitée. À noter la présence de strontium en quantité atteignant 10 mg/L dans certaines eaux sulfatées calciques.
Parmi ce groupe, on rencontre les eaux minérales de Vitel et de Contrexé ville qui sont utilisées dans les affections des voies urinaires et les affections métaboliques.
Eaux chlorurées sodiques
Les eaux chlorurées sodiques sont des eaux qui contiennent un ion dominant, le chlorure [Cl] , associé essentiellement au sodium, et qui peuvent être classiquement divisées en deux catégories -les unes sont dites sodiques fortes et froides, les autres sodiques faibles et chaudes. Les premières proviennent de la dissolution de sel gemme accumulé dans d’anciens dépôts lagunaires et dont la minéralisation peut atteindre le seuil de saturation, soit 300 g/L. Les secondes ont une minéralisation totale beaucoup plus faible, de l’ordre de quelques grammes par litre d’eau. Ces eaux sont très corrosives vis-à-vis des matériaux métalliques et notamment en présence d’oxygène.
Ces eaux sont essentiellement utilisées en rhumatologie en raison d’une température optimale pour le corps humain et d’une densité plus élevée que l’eau classique. Citons, pour exemples, les eaux de Balaruc, d’Amné- ville, de Salies-de-Béarn, de Lecture ou de Jonzac.
Eaux bicarbonatées gazeuses
Ces eaux souterraines contiennent des ions hydrogénocarbonates (bicarbonates) HCO, 1 et du CO, libre en quantité variable; elles entrent de ce fait dans une catégorie qui pourrait s’intituler «eau bicarbonatée». Toutefois, la présence de gaz carbonique libre leur confère certaines propriétés justifiant une catégorie particulière. L’appellation «eau bicarbonatée gazeuse» s’applique aux eaux à C02 libre en excès (supérieur à 250 mg/L), ayant des teneurs particulièrement élevées en [HCO,]-, en général plus de 1 g/L de [HCO,]-.
Pour évaluer la quantité réelle de C02 présent dans un échantillon, il faut différencier toutes les formes du C02 que l’on dose :
– le C02 équilibrant représente la quantité de C02 libre nécessaire pour maintenir les hydrogénocarbonates en solution, c’est-à-dire empêcher leur transformation en carbonates et ainsi leur précipitation
— le C02 est dit agressif lorsque l’eau contient du CO, libre en quantité supérieure à celle nécessaire au maintien de l’hydrogénocarbonate en solution. Il peut alors dissoudre du calcaire.
-en revanche, le C02 est appelé incrustant si l’eau contient du CO, libre en quantité inférieure au C02 équilibrant. Il y aura ainsi précipitation des carbonates. Quant au C02 lié, deux formes sont considérées : le C02 semi- lié qui apparaît sous la forme d’hydrogénocarbonate |HCO,J et le C02 lié sous la forme de carbonate [C03]2-.
Le pH de ces eaux est systématiquement acide. Quant au cation prépondérant, il s’agit le plus souvent du sodium, à plus d’un gramme par litre, et parfois du calcium, mais jamais en quantité aussi importante. Il existe toutefois des eaux gazeuses sodiques et calciques qui sont le plus souvent exploitées pour leurs propriétés gustatives en embouteillage.
Il s’agit principalement des eaux d’Auvergne, exploitées soit pour leur teneur en bicarbonates de sodium (quelques grammes par litre pour les eaux de Vichy), soit pour leur richesse en C02 libre pour les maladies cardio-artérielles (Royat, Le Boulou) ou encore le traitement des voies respiratoires (Le Mont-Dore, La Bourboule). À noter dans ce type d’eau la présence de fluor, de silice et d’arsenic en quantité non négligeable.
Eaux faiblement minéralisées
On classera parmi les eaux faiblement minéralisées les eaux ayant un résidu sec inférieur à 500 mg/L et ne présentant pas d’élément prédominant permettant de les identifier aux familles précédentes. Il s’agit le plus souvent d’eaux faiblement minéralisées, parfois très faiblement minéralisées contenant quelques dizaines de milligrammes par litre de résidu sec, de type bicarbonaté calcique et parfois magnésien.
C’est dans cette catégorie que l’on rencontre les eaux dites «oligométalliques». La présence d’éléments comme le cuivre, l’arsenic, le sélénium, le zinc ou encore le vanadium fut détectée rapidement grâce aux progrès de la spectroscopie d’émission puis d’absorption atomique et maintenant de la torche à plasma couplée à la spectrométrie de masse. Si la présence de tels éléments, à l’état de traces et de l’ordre du microgramme par litre, est indiscutable, leur attribuer une certaine efficacité sur le plan thermal relève plus de l’acte de foi que de la démonstration scientifique : rares sont les cas, en effet, où la présence d’un élément caractérise l’eau minérale, comme celle de La Roche-Posay par exemple avec le sélénium. Le plus souvent, ces eaux n’ont aucune caractéristique particulière dans leur composition physico-chimique. On peut d’ailleurs s’interroger sur la justification même de la dénomination «oligométallique», car si les méthodes d’analyses modernes ont montré de semblables éléments dans toutes les eaux (à des quantités parfois bien supérieures et résultant de l’interaction de l’eau avec son environnement), ce qualificatif n’est précisément jamais employé pour les eaux très minéralisées. Certaines eaux minérales illustrent bien la difficulté à relier la composition d’une eau à son efficacité très réelle. Il faut donc faire preuve d’une grande prudence et ne pas hésiter à avouer parfois son ignorance.
demeure élevée par rapport au sodium, sulfatées sodiques (plus rares en France), ou sulfatées mixtes lorsque leur minéralisation résulte d’un apport de sulfate de sodium et de chlorure. Généralement, le magnésium est associé en quantité notable mais inférieure à celle du calcium. La solubilité du sulfate de calcium étant fonction de la température de l’eau avec un maximum vers 38 °C, sa teneur s’en trouve d’autant limitée. A noter la présence de strontium en quantité atteignant 10 mg/L dans certaines eaux sulfatées calciques.
Parmi ce groupe, on rencontre les eaux minérales de Vitel et de Contrexéville qui sont utilisées dans les affections des voies urinaires et les affections métaboliques.