Conductivité de l'eau : que révèle-t-elle ?

La conductivité de l’eau d’une rivière est un paramètre physico-chimique qui renseigne sur la quantité d’ions dissous présents dans l’eau. Elle constitue l’une des mesures les plus simples à réaliser sur le terrain et peut donner rapidement des informations sur la minéralisation d’un cours d’eau, son fonctionnement naturel et certaines modifications de sa qualité.

Elle est généralement exprimée en microsiemens par centimètre (µS/cm) et ramenée à une température de référence de 25 °C.

Mais une question revient souvent : quelle est la conductivité normale d’une rivière ?

Il n’existe pas de valeur idéale valable pour toutes les eaux. Une rivière traversant un massif granitique peut naturellement présenter une conductivité très faible, tandis qu’un cours d’eau circulant sur des terrains plus riches en minéraux affichera des valeurs beaucoup plus élevées sans être pour autant pollué.

Pour bien interpréter une mesure, il faut donc comprendre ce que mesure réellement la conductivité, pourquoi elle varie et comment comparer correctement les valeurs dans le temps et dans l’espace.

Qu’est-ce que la conductivité de l’eau ?

La conductivité électrique mesure la capacité de l’eau à conduire un courant électrique.

L’eau chimiquement très pure conduit extrêmement mal l’électricité. Ce sont principalement les substances dissoutes sous forme d’ions qui permettent au courant de circuler.

Parmi les principaux ions naturellement présents dans l’eau figurent notamment :

• le calcium (Ca²⁺) ;
• le magnésium (Mg²⁺) ;
• le sodium (Na⁺) ;
• le potassium (K⁺) ;
• les bicarbonates (HCO₃⁻) ;
• les chlorures (Cl⁻) ;
• les sulfates (SO₄²⁻) ;
• les nitrates (NO₃⁻).

Plus leur concentration augmente, plus l’eau est généralement conductrice.

Le US Geological Survey définit ainsi la conductivité spécifique comme une mesure indirecte de la concentration collective des ions dissous dans une solution.

La conductivité ne mesure donc pas directement « la pollution ». Elle indique avant tout combien l’eau contient de substances capables de transporter une charge électrique.

Dans quelle unité mesure-t-on la conductivité d’une rivière ?

Pour les eaux naturelles, l’unité la plus courante est :

µS/cm : microsiemens par centimètre.

On peut également rencontrer :

• mS/cm : millisiemens par centimètre ;
• µS/m ou mS/m dans certains contextes scientifiques.

La conversion utile à retenir est :

1 mS/cm = 1 000 µS/cm.

Une mesure de 0,35 mS/cm correspond donc à :

350 µS/cm.

En France, le référentiel national Sandre identifie la « Conductivité à 25 °C » sous le code paramètre 1303 et la définit comme la conductivité électrique de l’eau mesurée ou corrigée à 25 °C.

Pourquoi parle-t-on de conductivité à 25 °C ?

La température modifie la conductivité.

Lorsque l’eau se réchauffe, les ions deviennent plus mobiles et la conductivité mesurée augmente, même si la composition chimique de l’eau n’a pas changé.

Comparer directement une rivière mesurée à 5 °C en hiver avec la même rivière mesurée à 22 °C en été pourrait donc conduire à une mauvaise interprétation.

C’est pourquoi les mesures environnementales sont généralement corrigées ou normalisées à 25 °C.

Le Sandre distingue d’ailleurs explicitement :

• la conductivité à 25 °C ;
• la conductivité à 20 °C ;
• la conductivité électrique mesurée à la température réelle de l’échantillon.

Les conductimètres modernes réalisent généralement automatiquement cette compensation thermique. Le protocole de l’USGS précise lui aussi que la conductivité spécifique est rapportée à 25 °C afin de permettre les comparaisons.

Quelle est la conductivité normale de l’eau d’une rivière ?

C’est probablement la question la plus importante, mais également celle qui demande le plus de prudence.

Il n’existe pas de valeur normale universelle.

La conductivité d’une rivière peut naturellement varier de quelques dizaines à plusieurs centaines de µS/cm, voire davantage selon le bassin versant.

À titre de repère général seulement, le manuel de suivi des cours d’eau de l’Environmental Protection Agency américaine indique que les rivières observées aux États-Unis se situaient fréquemment entre 50 et 1 500 µS/cm, avec de nombreux cours d’eau abritant des communautés piscicoles diversifiées entre environ 150 et 500 µS/cm. Ces valeurs ne constituent toutefois pas des normes françaises ni des seuils universels de qualité.

Une grille indicative peut aider à comprendre l’ordre de grandeur :

Attention : ce tableau n’est pas une classification réglementaire de la qualité écologique d’une rivière.

Une valeur de 80 µS/cm n’est pas automatiquement « meilleure » qu’une valeur de 600 µS/cm.

C’est le contexte géologique et hydrologique qui détermine en grande partie ce qui est normal.

Pourquoi certaines rivières ont-elles une conductivité très faible ?

La géologie du bassin versant joue un rôle majeur.

L’eau de pluie ruisselle sur les sols et s’infiltre dans les roches. Au cours de son trajet, elle dissout progressivement certains minéraux.

Sur des terrains constitués de roches relativement peu solubles, l’eau acquiert peu d’ions.

C’est notamment le cas de nombreux bassins granitiques.

L’EPA indique que les cours d’eau traversant un substrat granitique présentent généralement une conductivité plus faible, car ces roches libèrent relativement peu de composants ioniques dans l’eau.

Certaines rivières de montagne peuvent ainsi afficher naturellement des conductivités inférieures à 100 µS/cm.

Des données françaises montrent même localement des valeurs beaucoup plus faibles. Par exemple, des mesures actuellement disponibles sur la Loire à proximité de ses sources atteignent environ 30 µS/cm à 25 °C sur certaines campagnes.

Une très faible conductivité ne signifie donc pas nécessairement que la mesure est erronée.

Pourquoi certaines rivières sont-elles beaucoup plus conductrices ?

À l’inverse, lorsque l’eau circule dans des formations géologiques facilement solubles ou reçoit beaucoup d’eaux souterraines minéralisées, elle peut accumuler davantage d’ions.

Calcium, magnésium et bicarbonates contribuent notamment fortement à la conductivité.

La nature des sols, des roches et des eaux souterraines explique ainsi une grande partie des différences observées entre deux bassins versants.

L’EPA souligne que la géologie constitue l’un des principaux facteurs naturels déterminant la conductivité d’une rivière.

C’est pourquoi comparer deux cours d’eau distants de plusieurs centaines de kilomètres uniquement à partir de leur conductivité présente souvent peu d’intérêt.

Il est généralement beaucoup plus instructif de comparer une rivière avec elle-même au cours du temps.

Quels facteurs font varier la conductivité d’une rivière ?

La conductivité dépend de nombreux phénomènes naturels et humains.

La géologie

C’est l’un des déterminants majeurs.

La dissolution des minéraux des sols et des roches alimente naturellement les cours d’eau en ions.

Deux rivières de taille comparable peuvent ainsi posséder des conductivités totalement différentes simplement parce qu’elles ne traversent pas les mêmes formations géologiques.

Les eaux souterraines

Une nappe souterraine ayant circulé longtemps au contact de la roche est généralement plus minéralisée que l’eau de pluie.

Lorsqu'elle alimente une rivière, elle peut donc augmenter sa conductivité.

Cet effet devient souvent particulièrement visible en période de basses eaux, lorsque la proportion d’eau souterraine dans le débit total augmente.

La pluie

Les précipitations peuvent avoir l’effet inverse.

Une arrivée importante d’eau de pluie ou de fonte des neiges, généralement peu minéralisée, peut diluer les ions présents dans la rivière et faire diminuer temporairement la conductivité.

La relation dépend cependant du bassin : un épisode de ruissellement peut également entraîner vers la rivière des sels ou substances dissoutes présents sur les sols.

Le débit

Conductivité et débit sont donc souvent liés.

Dans de nombreux cours d’eau, la conductivité augmente lorsque le débit diminue parce que les éléments dissous sont moins dilués et que la contribution des eaux souterraines devient proportionnellement plus importante.

Pendant une crue, l'arrivée massive d'eau de ruissellement peut au contraire provoquer une chute rapide de la conductivité.

Le comportement exact doit toutefois être vérifié rivière par rivière.

Les activités humaines

Plusieurs sources peuvent modifier la concentration en ions :

• rejets d'eaux usées ;
• certaines activités industrielles ;
• drainage agricole ;
• engrais ;
• sels de déneigement ;
• effluents urbains ;
• rejets de stations d'épuration ;
• certaines activités minières.

Une variation anormale de conductivité peut donc servir de signal d’alerte, sans permettre à elle seule d’identifier le contaminant responsable.

Une conductivité élevée signifie-t-elle que la rivière est polluée ?

Non.

C’est l’une des erreurs d’interprétation les plus fréquentes.

Une forte conductivité peut être entièrement naturelle lorsqu’une rivière traverse un bassin fortement minéralisé.

À l’inverse, une rivière naturellement peu conductrice peut connaître une pollution alors que sa conductivité reste inférieure à celle d’un autre cours d’eau parfaitement sain.

La conductivité est donc surtout intéressante lorsqu’on connaît la plage habituelle du cours d’eau étudié.

Imaginons une rivière dont les mesures historiques restent habituellement entre 180 et 230 µS/cm.

Un passage brutal à 600 µS/cm mérite probablement une investigation.

Mais une autre rivière stable depuis des années autour de 600 µS/cm peut ne présenter aucune anomalie particulière.

Le principe essentiel est donc :

une anomalie de conductivité est souvent plus informative qu’une conductivité élevée prise isolément.

Que peut révéler une hausse soudaine de conductivité ?

Une augmentation brutale peut être provoquée par l’arrivée d’une eau contenant davantage d’ions.

Elle peut notamment correspondre à :

• un rejet d’eaux usées ;
• une entrée d’eau fortement minéralisée ;
• des sels routiers ;
• un effluent industriel ;
• un changement important du débit ;
• un apport agricole ;
• une modification du mélange entre eaux superficielles et souterraines.

L’EPA cite précisément les rejets et certaines sources d’eaux usées parmi les phénomènes susceptibles de modifier la conductivité d’un cours d’eau.

Mais la conductivité seule ne permet pas de savoir quel composé est responsable.

Il faut alors examiner d’autres paramètres : chlorures, nitrates, sulfates, sodium, ammonium, pH, oxygène dissous ou encore température.

Une baisse brutale peut-elle également être significative ?

Oui.

Une diminution rapide peut notamment indiquer :

• une forte dilution après une pluie ;
• une crue ;
• une arrivée d’eau très peu minéralisée ;
• la fonte de neige ;
• un changement de source d’alimentation de la rivière.

La variation doit toujours être interprétée simultanément avec le débit et les précipitations.

Une courbe de conductivité continue devient ainsi particulièrement intéressante lorsqu'elle est superposée à une courbe de débit.

Conductivité et minéralisation : quelle relation ?

La conductivité constitue un excellent indicateur de la minéralisation globale de l’eau.

Plus une eau contient d’ions, plus elle tend à conduire l’électricité.

Elle ne précise cependant pas lesquels.

Deux eaux présentant exactement 400 µS/cm peuvent posséder des compositions chimiques très différentes.

L’une peut être riche en calcium et bicarbonates, tandis que l’autre contient davantage de sodium et de chlorures.

Pour connaître précisément la composition de l’eau, il faut donc analyser les ions individuellement.

Quelle différence entre conductivité et TDS ?

Le sigle TDS, pour Total Dissolved Solids, désigne la concentration totale de matières dissoutes, généralement exprimée en mg/L.

Conductivité et TDS sont fortement liés, mais ce ne sont pas les mêmes grandeurs.

La conductivité mesure une propriété électrique.

Le TDS correspond à une masse estimée ou mesurée de matières dissoutes.

On voit parfois circuler une formule du type :

TDS = conductivité × 0,65

Cette conversion est seulement approximative.

L’USGS indique que le coefficient de conversion observé dans les eaux naturelles peut varier approximativement de 0,54 à 0,96 selon leur composition chimique. Sur différents sites d’un même bassin étudié par l’organisme, le coefficient médian variait déjà d’environ 0,57 à 0,81.

Il est donc préférable de ne pas présenter un facteur universel comme une valeur exacte.

Quelle différence entre conductivité et dureté de l’eau ?

La dureté mesure principalement la quantité de calcium et de magnésium dans l’eau.

La conductivité prend en compte l’effet de l’ensemble des ions conducteurs.

Une eau dure présente donc généralement une conductivité significative, mais les deux paramètres ne sont pas interchangeables.

Une eau contenant beaucoup de sodium et de chlorures peut par exemple posséder une forte conductivité sans présenter la même dureté qu’une eau riche en calcium et magnésium.

Comment mesurer la conductivité d’une rivière ?

L’instrument utilisé est un conductimètre, équipé d’une sonde que l’on plonge dans l’eau.

La méthode est simple, mais quelques précautions améliorent fortement la qualité du résultat.

Il faut idéalement :

1. étalonner le conductimètre conformément aux instructions du fabricant ;
2. rincer la sonde avec l’eau à mesurer ;
3. placer la sonde directement dans une zone représentative de l’écoulement ;
4. éviter les zones stagnantes si elles ne constituent pas l’objet de l’étude ;
5. immerger correctement les électrodes ;
6. attendre la stabilisation de la mesure ;
7. relever simultanément la température ;
8. vérifier que le résultat est bien exprimé ou corrigé à 25 °C ;
9. noter la date, l’heure et l’emplacement précis ;
10. nettoyer la sonde après utilisation.

Le guide français de prélèvement en rivière recommande également d’exprimer le résultat en précisant la température et de présenter la conductivité ramenée à 25 °C.

Pour un véritable suivi scientifique, il est également utile d’enregistrer le débit, la météo récente et les conditions hydrologiques.

Où faut-il placer la sonde dans la rivière ?

Pour obtenir une mesure représentative, mieux vaut éviter de choisir arbitrairement une petite flaque isolée au bord de la berge.

La sonde doit être placée dans une eau correctement mélangée et représentative du secteur étudié.

La présence d’un affluent, d’une source, d’un rejet ou d’une zone stagnante peut produire d’importantes différences sur quelques mètres.

Cette variabilité peut d’ailleurs être intéressante : mesurer la conductivité en amont puis en aval d’un affluent permet parfois de mettre en évidence l’arrivée d’une eau dont la minéralisation est différente.

Peut-on suivre la conductivité en continu ?

Oui.

Des sondes automatiques peuvent enregistrer la conductivité toutes les quelques minutes.

Cela permet d’observer des phénomènes impossibles à détecter avec quelques prélèvements annuels :

• arrivée d'une crue ;
• pollution ponctuelle ;
• variation journalière ;
• influence d'un rejet ;
• mélange avec un affluent ;
• évolution pendant une sécheresse.

L’USGS utilise par exemple des séries de conductivité enregistrées toutes les 15 minutes dans certains programmes de surveillance de la salinité et des matières dissoutes.

L’entretien de la sonde devient alors essentiel : l’encrassement biologique ou minéral peut progressivement fausser les mesures.

Comment interpréter correctement une mesure de conductivité ?

Supposons qu’un conductimètre affiche :

320 µS/cm à 25 °C.

Il serait incorrect de conclure simplement :

« La rivière est de bonne qualité. »

Une meilleure interprétation consiste à se demander :

• quelle est la géologie du bassin ?
• quelles étaient les valeurs précédentes ?
• quel est le débit actuel ?
• a-t-il plu récemment ?
• existe-t-il un affluent juste en amont ?
• observe-t-on un rejet ?
• les nitrates, chlorures ou sulfates ont-ils également changé ?
• la valeur est-elle habituelle à cette saison ?

C’est l’évolution de l’ensemble de ces éléments qui permet de comprendre la mesure.

Quelques exemples réels montrent l’ampleur des variations

Les bases françaises de qualité des cours d’eau illustrent parfaitement pourquoi il est difficile de donner une valeur nationale unique.

Sur des données actuellement disponibles, RivièreScope rapporte par exemple des conductivités médianes récentes d'environ :

• 31 µS/cm sur la Loire à Sainte-Eulalie, près des sources ;
• 120 µS/cm sur le Néant ;
• 201 µS/cm sur le Cens ;
• 277 µS/cm sur la Vie ;
• 463,5 µS/cm sur l’Ource.

Ces exemples ne servent pas à classer ces rivières de la meilleure à la moins bonne.

Ils montrent surtout que des cours d’eau français peuvent naturellement ou structurellement présenter des niveaux de minéralisation très différents.

RivièreScope recense actuellement des données de conductivité à 25 °C exploitables pour plusieurs centaines de rivières françaises et rappelle justement que des séries provenant de stations, unités ou périodes incompatibles ne doivent pas être mélangées.

Quelle conductivité pour une eau potable ?

Cette question apparaît souvent à proximité des recherches consacrées aux rivières, mais il faut distinguer eau brute de rivière et eau destinée à la consommation humaine.

La réglementation française indique actuellement comme référence de qualité pour l'eau potable une conductivité comprise entre :

200 et 1 100 µS/cm à 25 °C

ou entre 180 et 1 000 µS/cm à 20 °C.

Ces valeurs ne doivent pas être appliquées telles quelles à l’évaluation écologique d’une rivière.

Une rivière naturelle à 80 µS/cm n’est pas « non conforme » parce qu’elle se situe sous les 200 µS/cm prévus pour l’eau distribuée.

Les objectifs et les contextes sont totalement différents.

La conductivité suffit-elle à connaître la qualité d’une rivière ?

Non.

Elle est très utile parce qu’elle est rapide, peu coûteuse et facile à suivre dans le temps, mais elle ne représente qu’un élément parmi beaucoup d’autres.

Le suivi physico-chimique français des cours d’eau comprend notamment :

• température ;
• pH ;
• oxygène dissous ;
• saturation en oxygène ;
• conductivité ;
• turbidité ;
• matières en suspension ;
• nitrates ;
• nitrites ;
• ammonium ;
• phosphore ;
• orthophosphates.

Le référentiel Sandre regroupe précisément ces paramètres dans le suivi physico-chimique des cours d’eau.

La qualité écologique prend encore en compte d’autres éléments, notamment biologiques.

Une rivière ne peut donc pas être qualifiée de « bonne » ou « mauvaise » à partir de sa seule conductivité.

Où trouver les mesures de conductivité des rivières françaises ?

Une grande partie des données publiques françaises est accessible grâce au système national d’information sur l’eau.

L’API Hub’Eau – Qualité des cours d’eau donne notamment accès aux données physico-chimiques issues de la base Naïades et transmises par les agences de l’eau.

La base couvre la France entière et représente aujourd’hui plus de 200 millions d’analyses réparties sur plus de 20 000 stations.

La conductivité fait partie des paramètres que l’on peut retrouver dans ces séries.

Pour interpréter une rivière particulière, la meilleure méthode consiste donc à rechercher :

la station la plus proche + plusieurs années de conductivité + le débit + les autres paramètres physico-chimiques.

Une valeur isolée fournit une information.

Une série temporelle raconte réellement ce qui se passe dans la rivière.

Ce qu’il faut retenir sur la conductivité d’une rivière

La conductivité de l’eau d’une rivière mesure sa capacité à conduire l’électricité et renseigne principalement sur la quantité d’ions dissous qu’elle contient.

Elle est généralement exprimée en µS/cm et normalisée à 25 °C.

Il n’existe cependant pas de seuil universel permettant de décider qu’une rivière possède une « bonne » ou une « mauvaise » conductivité.

La géologie, les eaux souterraines, les précipitations, le débit et les activités humaines influencent tous la mesure.

Dans certaines rivières très peu minéralisées, quelques dizaines de µS/cm peuvent être parfaitement naturels. Dans d’autres bassins, plusieurs centaines de µS/cm constituent le niveau habituel.

Pour détecter une éventuelle anomalie, la meilleure approche consiste donc moins à demander :

« Cette valeur est-elle élevée ? »

qu'à se demander :

« Cette valeur est-elle anormale pour cette rivière, à cet endroit et à cette période ? »

C’est cette comparaison avec l’historique local qui transforme une simple mesure de conductivité en véritable indicateur du fonctionnement du cours d’eau.

FAQ sur la conductivité des rivières

Une eau à 0 µS/cm peut-elle exister naturellement ?

Pratiquement pas dans une rivière. Dès que l’eau entre en contact avec l’atmosphère, les sols et les roches, elle dissout des substances qui apportent des ions. Une eau naturelle présente donc toujours une certaine conductivité. Même une eau extrêmement peu minéralisée reste mesurable.

Un conductimètre d’aquarium peut-il mesurer une rivière ?

Un appareil grand public peut donner un ordre de grandeur s’il possède une plage adaptée et s’il est correctement étalonné. Pour un suivi scientifique, il faut cependant privilégier un appareil permettant la compensation thermique, l’étalonnage avec une solution de référence et une précision documentée.

Peut-on identifier une pollution uniquement avec la conductivité ?

Non. Une variation importante peut signaler l’arrivée d’une eau de composition différente, mais elle ne permet pas d’identifier la substance responsable. Des analyses complémentaires sont nécessaires pour rechercher chlorures, nitrates, ammonium, métaux ou autres contaminants.

Sources de référence : les pages de données s’appuient notamment sur les référentiels et API Hub’Eau, SANDRE et OFB selon le sujet. La page Sources des données détaille leur rôle.