La planète est composée de plus de 70 % d'eau. L'eau est apparue il y a 3 à 4 milliards d'années, mais son volume sur Terre est resté plus ou moins le même depuis. Et ce, grâce au cycle de l'eau, qui fonctionne en circuit fermé : de la mer au ciel sous l'effet de l'évaporation, puis du ciel à la terre sous forme de précipitations, et enfin, de la terre à la mer lorsque les cours d'eau se jettent dans les océans.
Le cycle de l'eau est le processus naturel par lequel l'eau circule pour passer de la mer au ciel, du ciel à la terre puis de la terre à la mer. Ce phénomène est d'ailleurs celui qui permet la vie sur la Planète bleue. Selon le Centre de l'Information sur l'eau (CIEAU), la planète contient un volume total de 1,4 milliard de km³ d'eau — un chiffre qui demeure le même depuis son apparition il y a 3 à 4 milliards d'années. En effet, l'eau circule sans arrêt sur Terre, et sous toutes les formes : gaz (vapeur), liquide et solide (glace).
Dans les grandes lignes : l'eau des mers s'évapore dans l'atmosphère sous l'effet de la chaleur du Soleil, pour former des nuages. Elle retombe ensuite sur Terre sous la forme des précipitations, qui à leur tour, vont alimenter les cours d'eau. Les cours d'eau se jettent enfin dans la mer, et le cycle recommence à l'infini. C'est ce phénomène naturel que l'on appelle le cycle de l'eau, ou cycle hydrologique - et il ne s'arrête jamais.
Le grand cycle de l'eau est un cycle naturel, qui décrit le long voyage effectué par l'eau dans l'atmosphère, à la surface et sous les sols de la Terre. Ce cycle se décompose en plusieurs étapes, dont les principales sont l'évaporation, la condensation, puis la stagnation dans les réservoirs naturels.
Comme le cycle de l'eau recommence à l'infini, il est difficile de déterminer son point de départ. Mais la plupart des études académiques et scientifiques utilisent l'eau des mers et des océans comme son commencement. L'eau des mers va utiliser l'énergie solaire pour se transformer en vapeur tout en se débarrassant au passage du sel et des impuretés qu'elle contient. L'évaporation des océans est donc le premier moyen pour l'eau d'entrer dans l'atmosphère.
De l'eau peut aussi s'évaporer de la terre. Dans ce cas, on parle d'évapotranspiration, qui désigne la transformation en vapeur de toutes les eaux des rivières, des lacs, des animaux, de l'Homme et de la végétation. Selon l'USGS.gov - "Science for a changing world", aujourd'hui, environ 90 % de l'humidité dans l'atmosphère provient des océans, des mers, des lacs et des rivières, et les 10 % restants sont issus de la transpiration végétale essentiellement.
La vapeur d'eau qui monte dans l'air sous l'effet de l'évaporation se refroidit au contact de l'atmosphère. Celle-ci se transforme en fines gouttes d'eau pour former des nuages. C'est l'étape de la condensation. Il y a en fait toujours de l'eau dans l'atmosphère, et les nuages en sont la forme la plus visible. Cela dit, même sans nuages dans le ciel, l'atmosphère contient de l'eau en particules qui sont trop petites pour être visibles à l'oeil.
Selon l'USGS (United States Geological Survey), l'atmosphère contient toujours un volume d'eau de 12 300 km3 à n'importe quel moment. Si toute cette eau redescendait en une seule fois sous forme de précipitations, elle couvrirait la Terre à une profondeur de 2,5 cm.
L'étape de la condensation est une étape importante du cycle de l'eau, car elle caractérise la transformation de l'eau de son état vapeur à son état liquide. Ces nuages se déplacent dans l'atmosphère au contact du vent. Puis, par effet de gravité, ils s'alourdissent et retombent sur Terre sous forme de précipitations : pluie, grêle ou neige. Ces eaux alimentent à nouveau les nappes souterraines, rechargent les cours d'eau, et se jettent enfin dans la mer.
En théorie, la pluie tombe sur le sol et se jette dans les cours d'eau, qui vont à leur tour se vider dans les océans pour que le cycle de l'eau recommence. En pratique, le cycle est plus long et plus complexe. En fait, l'eau sous forme de pluie s'infiltre dans le sous-sol et les roches. Une partie de l'eau qui s'infiltre restera à la surface pour rejoindre les cours d'eau, tandis que l'autre partie s'infiltre plus profondément pour recharger les nappes souterraines.
En fonction de la profondeur et des caractéristiques (poreuses ou non) des nappes souterraines, l'eau peut circuler et parcourir de longues distances pour recharger les cours d'eau. Sinon, elle reste stockée dans le sous-sol pour de longues périodes avant de remonter à la surface.
Une fois à la surface, elle peut également y rester plus ou moins longtemps avant de reprendre les étapes du cycle d'eau. Le temps de stagnation de l'eau est différent selon le type de réservoirs naturels. Selon les chiffres du Cieau :
L'eau douce provenant du milieu naturel n'est pas potable telle qu'elle est. En effet, une eau est qualifiée de potable seulement lorsqu'elle ne comporte aucun risque pour la santé des consommateurs. Ainsi, dès le XIXème siècle, l'homme a mis au point un ensemble de procédés destinés à traiter l'eau afin de la potabiliser (en savoir plus sur le chlore dans l'eau et le magnesium dans l'eau). Des analyses d'eau sont régulièrement réalisées pour garantir que l'eau respecte les exigences de qualité et de sécurité.
Un système d'assainissement est aussi en place aujourd'hui pour permettre de collecter et traiter les eaux usées, avant de les rejeter dans le milieu naturel. Tout ce cycle artificiel est ce qu'on appelle le petit cycle de l'eau (ou cycle domestique). En d'autres mots, le petit cycle de l'eau désigne le parcours de l'eau de la ressource au robinet, puis du robinet vers la ressource. La présence d'un tel système est d'ailleurs un indicateur du niveau de développement d'un pays :
2,1 milliards de personnes, soit 30% de la population mondiale, n’ont toujours pas accès à des services d’alimentation domestique en eau potable et 4,5 milliards, soit 60%, ne disposent pas de services d’assainissement gérés en toute sécurité
Ainsi, le petit cycle de l'eau se décompose en deux grandes étapes : la potabilisation de l'eau, ainsi que son assainissement.
Avant que l'eau soit distribuée jusqu'aux robinets des usagers, elle doit être traitée. Ce traitement passe par de nombreuses étapes :
Le captage : le processus commence avec le captage ou le prélèvement de l'eau brute dans des ressources d'eau douce, idéalement les nappes souterraines, qui sont les moins polluées et nécessitent le moins de traitement. Les nappes souterraines sont aussi les plus grandes sources d'eau douce à l'état liquide sur la planète. D'après le CIEAU, l'eau est présente à :
Le traitement : il s'agit ici de différents procédés chimiques et biologiques pour rendre l'eau potable, c'est-à-dire faire en sorte qu'elle respecte les limites de qualité définies par les organismes de santé. Il y a différentes méthodes de traitement selon la nature de l'eau à traiter et le débit souhaité ;
La distribution : l'eau traitée est enfin distribuée jusqu'au robinet des usagers par l'intermédiaire d'un réseau géré et exploité par les collectivités — ou des fournisseurs privés, en fonction du mode de gestion du service des eaux dans la commune.
Une fois l'eau utilisée, elle est collectée puis traitée avant son retour à la nature. Ainsi, l'assainissement des eaux usées se divise en deux étapes :
La collecte des eaux usées : l'eau est collectée par les réseaux d'assainissement vers des stations d'épuration. Le réseau peut être unitaire, lorsqu'il accueille à la fois les eaux usées et les eaux de pluie. Il peut aussi être séparatif, auquel cas les eaux usées et les eaux pluviales sont collectées dans deux réseaux distincts ;
Le traitement des eaux usées : l'eau est dépolluée, à l'aide de nombreux procédés physiques et biologiques. En général, les procédés utilisés reproduisent les processus naturels de dépollution des rivières et du sol, c'est-à-dire par le développement de bactéries qui se nourrissent de la pollution biodégradable. Après dépollution, l'eau est rejetée dans le milieu naturel — et le cycle recommence.
En France, l’eau du robinet provient à 62 % des nappes souterraines et à 38 % des eaux de surfaces (rivières, lacs, etc.), selon le CIEAU. Vous avez d'ailleurs la possibilité de savoir exactement de quelle nappe ou rivière vient l'eau de votre robinet en contactant simplement votre distributeur d'eau.
Dans tous les cas et peu importe la ressource d'eau utilisée, l'eau doit être traitée et potabilisée avant d'être distribuée. L'eau suit un contrôle régulier tout au long de son parcours jusqu'au robinet du consommateur afin de garantir la qualité irréprochable de sa consommation.
Les eaux souterraines désignent l'ensemble des réserves d'eau qui se trouvent dans le sous-sol. Elles sont aussi appelées nappes phréatiques, à ne pas confondre avec les nappes aquifères. En effet, les nappes phréatiques désignent l'eau qui circule dans les sous-sols, tandis que le terme aquifère fait référence aux roches dans laquelle circule cette eau.
L'eau est présente sous toutes les formes sur Terre :
