Eau

2°) Propriétés physiques : (voir Œ pp. 40 à 46)

a) La conductivité ou la résistivité de l'eau sont des propriétés utilisées dans les mesures de concentration d'ions et de pollution chimique en général. Elles permettent d'évaluer la minéralisation de l'eau.

Conductivité : mesure de la transmission électrique de l'eau, exprimée en micro Siemens par cm m S.cm^-1

L'eau potable doit avoir une conductivité de 400 m S.cm^-1à 20 °C.

Résistivité : inverse de la conductivité. Pour la mesure de la qualité d'une eau, exprimée en mégohm.cm (MW .cm). La résistivité théorique d'une solution de H₂O est de 18,24 MW .cm à 25 °C soit une conductivité de 0,055 m S.cm^-1 due aux ions hydrogènes et hydroxydes. La résistivité varie avec la température. Une eau fortement déminéralisée par échanges d'ions (remplacement de Ca⁺⁺& Mg⁺⁺ par Na⁺) peut avoir une résistivité de 10⁵W .cm ; Perrin p 1030). Conversions : 1 MW .cm = 1/ m S.cm^-1ou 1 MW . = m S^-1

b) TA : Titre Alcalimétrique simple. Il se mesure en degré français : TA = 0 à pH < 8.3 pour les eaux naturelles. Au dessus de 8.3, le TA permet de déterminer en bloc la dose d’hydroxydes Ca (OH)₂ +Mg(OH)₂ et la moitié des carbonates CaCO₃ + MgCO₃.

c) TAC : Titre Alcalimétrique Complet : mesure de la minéralisation des eaux en ion Ca⁺⁺ en degré français. A pH < 4.3 il détermine la teneur en hydrogénocarbonates Ca(HCO₃)₂ C’est le rapport de TA/TAC qui permet de connaître les doses respectives d’hydroxydes, de carbonates et d’hydrogénocarbonates. (voir ’b Mémento technique de l’eau p 898 : alcalinité de l'eau).

TA =[OH^-] TAC = [OH^-] + [CO₃^2- ] + [HCO₃^2- ]

d) TH : titre hydrotimétrique = [Ca⁺⁺] + [Mg⁺⁺] se mesure en degré français.

Il caractérise la dureté de l'eau :

Ø eau peu minéralisée T.H. < 5° eau douce : corrosion des canalisations

Ø eau peu minéralisée 5° < T.H. < 15°

Ø eau moyennement minéralisée 10° < T.H. < 15°

Ø eau dure 15° < T.H. < 30°

Ø eau très dure 30° < T.H.

1. [CaCO₃] >300 ppm : dépôts de calcaire

2. entartrage (mémento p 32)

Conversions :

Ø 1° français = N/5000 = 4 mg/l de Ca⁺⁺ et 2.43 mg/l de Mg⁺⁺

Ø 1 ° français = 0,56 ° allemand = 0,7 ° anglais = 10 ppm de CaCO₃

Exemple : une solution de 25°français en sel de calcium (masse molaire 40 g.mol^-1 et valence 2) contient 0,1 g.l^-1 d'ion Ca⁺⁺

d) Turbidité : mesure du degré de pollution physique d'une eau dûe aux matières en suspension (MES). L'OMS admet 5 unités turbidimétriques et juge excessive une turbidité de 25 unités.En France on s'attache à distribuer des eaux ayant une turbidité inférieure ou égale à 5 gouttes de mastic, soit entre 0.1 et 0.5 Nephelometric Turbidity Units (N.T.U.).

La norme française actuelle tolère une turbidité de 15 gouttes de mastic (- de 1 NTU).

Il existe 2 autres unités de mesure de la turbidité équivalentes au N.T.U. : (voir ’ p 913)

1. J.T.U. Jackson Turbidity Units

2. F.T.U. Formazine Turbidity Units

e) Solubilités de gaz dans l'eau :

1. Les données ci-dessous servent au traitement de l'air et des fumées.

Ø épuration des gaz par lavage.

Ø récupération des chaleurs vives et latentes dans les cheminées à condensation.

2. Elles renseignent sur les pluies acides.

3. Elles informent sur le biogaz et les gaz à effets de serre contenus dans l'eau.

Les différentes origines et unités de ces données doivent attirer l'attention du lecteur sur les correspondances et la reproductibilité des mesures.

Solubilités des gaz dans l'eau, en normaux litres de gaz par litre d'eau sous une atmosphère de gaz pur à la pression de 1 bar en fonction de la température de l'eau.

°C	air	O₂	N₂	H₂	CO₂	H₂S	Cl₂	NH₃	SO₂	O₃
0	0,0373	0,0489	0,0235	0,0215	1,713	4,621	4,61	1 135	75	0,64
10	0,0293	0,038	0,0186	0,0196	1,194	3,362	3,095	881	52,52	0,502
20	0,0242	0,0310	0,0154	0,0182	0,878	2,554	2,26	681	36,31	0,331
30	0,0208	0,0261	0,0134	0,0170	0,665	2,014	1,769	521	25,87	0,207

Solubilités des gaz dans l'eau en grammes de gaz par kg d'eau sous une atmosphère, somme des pressions partielles du gaz et de la vapeur d'eau. (aide mémoire chimie générale et minérale Dunod p 211).

°C	O₂	N₂	CO	CH₄	CO₂	H₂S	Cl₂	NH₃	SO₂	H₂
0	0,0694	0,0294	0,0440	0,0396	3,35	7,07	5	897	228	0,0019
20	0,0434	0,0190	0,0284	0,0232	1,69	3,85	7,29	529	113	0,0016
25	0,0393	0,0175	0,0260	0,0209	1,45	3,38	6,41	480	94,1	0,0015
40	0,0308	0,0139	0,0208	0,0159	0,973	2,36	4,59	316	54,1	0,0014

Le gaz carbonique est 60 fois + soluble que le méthane dans l'eau à 30°C, c'est l'une des raisons de la concentration élevée en méthane dans le biogaz.

Cette solubilité du gaz carbonique et la faible solubilité de l'oxygène dans l'eau furent décisives pour la création de notre atmosphère actuelle.

Solubilités de l'oxygène dissous dans l'eau en fonction de la température (Ramade 1989 & Olympiades 2 p43).

Températures

°C

eau

cm^3.l^-1

douce

mg.l^-1

eau de mer

à 20% de NaCl

mer Baltique

10,2

8,98

7,96

7,15

6,5

5,95

5,48

14,1-14,5

12,4

10,9-8,9

9,7

8,8

8,11

7,53-7,2

7,97

7,07

6,35

5,79

5,31

4,86

4,46

La présence d'oxygène dans l'eau est indispensable pour l'alimentation et pour tout développement de vie. S'il est absent ou pire si l'eau a une DBO ou une DCO positive l'eau est polluée. Ces 2 paramètres caractérisent, avec le taux de Matière En Suspension (M.E.S.) les effluents agroalimentaires à fortes charges organiques (voir 6°).

DBO₅ : Demande Biologique en oxygène sur 5 jours exprimée en mg d'O₂.l^-1 .

Quantité d'oxygène demandée par la bactérie pour décomposer toute la portion biodégradable de l'échantillon dans des conditions définies ( sur 5 jours à 20°C par exemple, dans la législation de lutte contre la pollution).

Donne la proportion dans un déchet du matériau qui peut polluer un cours d'eau par exemple.

Un cours d'eau clair aura entre -1 et -3 mg.l^-1 de DBO (maxi -7 à 15 °C).

Elle permet d'apprécier la charge du milieu en substance putrescible, son pouvoir auto épurateur et d'en déduire la charge maximale acceptable au niveau des traitements des stations d'épuration.

Il existe 2 méthodes pour la détermination de la DBO₅ :

a) méthode des dilutions :

Un oxymètre détermine la quantité résiduelle d'oxygène au bout de 5 jours après dilution de l'échantillon selon les prescriptions de la norme NF T 90-103.

b) méthode manométrique :

La consommation d'oxygène induit une production de CO₂ absorbée par un piège à potasse ou à soude, créant ainsi une dépression, enregistrée par un manomètre. Cette dépression est liée par corrélation à la DBO₅ en fonction du volume d'échantillon. Les DBO mètres manométriques à affichage numérique indiquent directement la valeur de la dépression en mg de DBO₅ / l.

Les respiromètres permettent un suivi en continu de la consommation de l'oxygène du milieu.

DCO : Demande Chimique en Oxygène exprimée en mg d'O₂.l^-1 .

Quantité d'oxygène demandée pour oxyder complètement la matière organique par action chimique (par exemple par le dichromate de potassium (K₂Cr₂O₇) en excès en milieu sulfurique (H₂SO₄) et en ébullition). La présence d'un catalyseur : le sulfate d'argent (Ag₂SO₄) et d'un complexant des chlorures : le sulfate de mercure (Hg₂SO₄) assure la reproductibilité des mesures. Le dosage final pour déterminer l'excès de dichromate se fait avec une solution titrée de sulfate de fer et d'ammonium (sel de Mohr) en présence de ferroïne (indicateur). Le calcul de la DCO est fonction de la quantité de dichromate de potassium réduite. Conformément à la norme NFT 90-101 la température dans le tube de DCO doit être de 148°C et atteinte en - de 10 minutes.

DBO₅ / DCO : rapport indiquant la biodégradabilité d'un effluent ; si :

Ø DBO₅ / DCO > 0,6 l'effluent est biodégradable

Ø 0,6 > DBO₅ / DCO > 0,3 l'effluent est partiellement biodégradable

Ø DBO₅ / DCO < 0,3 l'effluent est difficilement biodégradable

EQUIVALENT HABITANT (EH) : charge journalière en MES et en DBO₅ rejetée en moyenne par un habitant et par jour. 1 EH = 90 g de MES.jour ^-1et 60 g de DBO_{5 .}jour ^-1

C'est aussi l'unité de mesure de la capacité de dépollution d'une usine de traitement des eaux usées.

Voir aussi la mallette de terrain pour des tests sur les "eaux usées"

retour sommaire eau