Éléments majeurs dans les eaux souterraines
Les éléments majeurs sont des substances présentes dans les eaux souterraines à des concentrations de plusieurs milligrammes par litre. Ils proviennent principalement des sols et des roches et arrivent dans les eaux souterraines souvent de manière naturelle. C’est le cas par exemple du chlorure et du sulfate. Dans les zones urbanisées et en particulier le long des routes, la présence de chlorure peut résulter de l’utilisation de sel d’épandage, qui se compose de chlorure de sodium ou de chlorure de potassium. Au total, 4 % des stations de mesure suisses font état de concentrations de chlorure supérieures à la valeur limite, qui est fixée pour cette substance à 40 mg/l.
Les cations calcium et magnésium, les anions hydrogénocarbonate, sulfate et chlorure ainsi que le silicium, par exemple, sont des éléments majeurs. Les eaux souterraines affichent des valeurs caractéristiques pour chacun d’entre eux, en fonction du type d’aquifère et des interactions avec le sol et la roche. Concernant les eaux souterraines utilisées comme eau potable ou destinées à l’être, l’ordonnance sur la protection des eaux fixe une valeur limite (« exigence chiffrée ») de 40 mg/l pour le chlorure et le sulfate. Toutefois, cette valeur ne s’applique pas lorsque ces éléments majeurs sont présents en quantités accrues du fait de conditions naturelles, c’est-à-dire lorsqu’ils proviennent du sol et de la roche. Aucune valeur limite n'est définie dans l'ordonnance sur la protection des eaux (OEaux) pour les autres éléments majeurs.
Lors d’une étude pilote réalisée dans le cadre de l’Observation nationale des eaux souterraines (NAQUA), des échantillons ont été prélevés en 2018 et en 2019 à environ 550 stations de mesure afin d’analyser la présence d’éléments majeurs.
Chlorure
En Suisse, le chlorure n’est naturellement présent dans les eaux souterraines proches de la surface qu’en faibles quantités. Ce n’est qu’aux stations de mesure situées à proximité des routes ou en zone urbanisée que les relevés montrent des valeurs supérieures à 40 mg/l. Or ces concentrations ne sont pas d’origine naturelle, car elles résultent de l’infiltration des eaux de chaussées contenant du sel d’épandage. Dans les zones urbanisées, les concentrations de chlorure dépassent la valeur limite de 40 mg/l à plus de 15 % des stations de mesure. Au niveau national, ce chiffre est de 4 %.
Sulfate
Les concentrations accrues de sulfate dans les eaux souterraines sont en grande partie d’origine naturelle et sont principalement dues à la dissolution de gypse ou d’anhydrite évaporitiques et – plus rarement – à l’oxydation de sulfures comme la pyrite. Ainsi, les concentrations enregistrées dans différents aquifères karstiques de l’est du Jura et du versant nord des Alpes, dans les aquifères poreux en roches meubles des parties supérieures des vallées du Rhône et du Rhin et de ceux de la région de Genève excèdent naturellement 40 mg/l en raison des caractéristiques rocheuses. Dans ces régions se trouvent des roches évaporitiques composées de gypse ou d’anhydrite.
Si l’on examine la présence de sulfate à l’aune des conditions naturelles spécifiques à la région, les concentrations de sulfate dépassent la valeur de fond naturelle de plus de 40 mg/l dans trois stations de mesure. Dans ces stations de mesure, les dépassements sont vraisemblablement dus à des apports de sulfate d'origine anthropique. Dans ce cas de figure, elles peuvent être dues à des décharges qui comportent des déchets de construction. Le recours à des engrais qui contiennent du sulfate et l’utilisation de soufre comme produit phytosanitaire peuvent aussi amener du sulfate dans les eaux souterraines.
Hydrogénocarbonate
La concentration d’hydrogénocarbonate dans les eaux souterraines est contrôlée par rapport à l’équilibre calco-carbonique. Elle dépend en premier lieu du dioxyde de carbone présent dans les eaux d’infiltration et des carbonates présents dans le sol et l’aquifère. Aussi les roches qui contiennent des carbonates, comme le calcaire et la dolomite, sont-elles les principales sources d’apport en hydrogénocarbonate. L’agriculture (recours aux engrais calcaires) et la construction contribuent elles aussi à la présence d’hydrogénocarbonate dans les eaux souterraines. Toutefois, ces apports d’origine anthropique revêtent une importance moindre.
Les concentrations les plus élevées d'hydrogénocarbonate dans les eaux souterraines, supérieures à 300 mg/l, se trouvent naturellement sur le Plateau dans les aquifères riches en carbonates dans des roches meubles et consolidées. Les régions karstiques du Jura, des Préalpes et des Alpes affichent elles aussi des concentrations élevées. À l’inverse, les aquifères cristallins fissurés des Alpes comportent des concentrations faibles d’hydrogénocarbonate (< 100 mg/l). Ces aquifères ne contiennent pas de roches carbonatées.
Dans les aquifères riches en carbonates, les concentrations de calcium et de magnésium sont également naturellement élevées.
Les concentrations de calcium sont généralement comprises entre 10 et 200 mg/l et celles de magnésium, de sodium, de sulfate et de chlorure, entre 0,1 et 100 mg/l. Les concentrations de potassium et de silicium sont quant à elles inférieures à 10 mg/l.
