Département de Chimie

SMC6

Parcours : contrôle de qualité

Projet de fin d’étude

Titre de mémoire : Les techniques

d’analyse de l’eau

Présenté par : Oubllouch Naima Ifiss Omar Fard Nora Touazi Elhafed

Année universitaire. 2012-2013

Soutenu le 19 Juin 2013 devant la commission d’examen :

Mr. EL GRIDANI ABDERRAHMAN Professeur à la Faculté des

Sciences d’Agadir : Président

Mr. BERGHOUTE YOUSSEF Professeur à la Faculté des

Sciences d’Agadir : Examinateur

Mr. bouchtalla sahib Professeur à la Faculté des Sciences

d’Agadir Encadrant

2

Dédicaces

Que ce travail témoigne de nos respects :

À nos parents :

Grâce à leurs tendres encouragements et leurs grands sacrifices, ils ont pu créer le

climat affectueux propice pour la poursuite de nos études.

Aucune dédicace ne pourrait exprimer notre respect, notre considération et nôtres

profonds sentiments envers eux.

Nous prions le bon Dieu de les bénir, de veiller sur eux, en espérant qu’ils seront

toujours fiers de nous.

À nos sœurs et frères :

Ils vont trouver ici l’expression de nos sentiments de respect et de reconnaissance

pour le soutien qu’ils n’ont cessé de nous porter.

À nos professeurs :

Leurs générosité et leurs soutien nous oblige de leurs témoigner notre profond

respect et notre loyale considération.

À tous nos amis et nos collègues :

Ils vont trouver ici le témoignage d’une fidélité et d’une amitié infinie.

3

Remerciements Avant de commencer la présentation de ce projet, nous profitons de

l’occasion pour remercier toutes les personnes qui ont contribué de près

ou de loin à la réalisation de ce projet de fin d’études.

Nous tenons tiens à exprimer notre profonde reconnaissance et

toutes nôtres pensées de gratitude à Mr. Bouchtalla Sahib qui nous a

accompagnés de près durant tout ce travail, pour sa disponibilité, pour

la confiance qu’il a su nous accorder et les conseils précieux qu’il nous a

prodigués tout au long de la réalisation de ce projet.

Nos remerciements vont aussi à tous nos professeurs, enseignants et

toutes les personnes qui nous ont soutenus jusqu’au bout, et qui n’ont

pas cessé de nous donner des conseils très importants, en signe de

reconnaissance.

4

Sommaire

Introduction 6

Chapitre1 : GRANDEURS PHYSICO-CHIMIQUES ET MÉTHODES D’ANALYSES 9

I. Principaux grandeurs physico-chimiques : ................................................................................. 9

1. La température : ....................................................................................................... 9

2. le pH (potentiel hydrogène): .................................................................................... 9

3. La turbidité : ............................................................................................................. 9

4. La conductivité électrique : .................................................................................... 10

4.1 La minéralisation ................................................................................................. 10

4.2 Chlorinité : ............................................................................................................ 10

5. L’alcalinité : ........................................................................................................... 11

5.1 Titre alcalimétrique simple (TA) ........................................................................ 11

5.2 Titre alcalimétrique complet (TAC) ................................................................... 11

6. Dureté ou titre hydrotimétrique(TH) : ................................................................... 11

II. Les méthodes d’analyses : ..................................................................................................... 12

1. La turbidité : ........................................................................................................... 12

1.1 Mesure sur le terrain .......................................................................................... 12

1.1.1 Méthode au fil de platine ................................................................................. 12

1.1.2 Méthode de Secchi ............................................................................................ 12

1.2 Mesures au laboratoire : Méthode néphélométrique à la formazine .............. 12

2. La salinité par méthode de Mohr : ......................................................................... 13

3. Alcalinité : .............................................................................................................. 15

Méthode titrimétrie ........................................................................................................... 15

4. La dureté : La dureté totale par titrimétrie à l’EDTA : .......................................... 16

Chapitre 2 : LES SUBSTANCES DISSOUTES DANS L’EAU 17

I. Gaz et sels dissous : ................................................................................................................... 17

1. Oxygène dissous (O2): ........................................................................................... 17

2. Azote(N2) : ............................................................................................................ 17

3. Dioxydes de carbone (CO2) :................................................................................. 17

4. Phosphate (PO43-

) : ................................................................................................ 18

5. Nitrites (NO2-) : ..................................................................................................... 19

II. Les méthodes d’analyses : ..................................................................................................... 19

1. L’oxygène (O2) : ........................................................................................................................ 19

a) Méthode de Winkler .............................................................................................. 19

b) Méthode électrochimique (électrodes de Clark) .................................................... 21

2. Azote total par méthode de kjeldahl : .................................................................... 21

5

3. Dioxyde de carbone libre par la méthode titrimétrie : ........................................... 23

4. dosage des phosphates (PO43-

) : ............................................................................ 23

5. dosage des nitrites par méthode de Zambelli : ....................................................... 25

Chapitre 3 : MÉTAUX LOURDS, MATIÈRE ENSUSPENSION ET MICROBIOLOGIE

DANS L’EAU 26

I. Présentation et caractéristiques : ............................................................................................... 26

1. Métaux lourds : ...................................................................................................... 27

2. Matières en suspensions (MES) : ........................................................................... 27

2.1 Demande biochimique en oxygène (DBO) : .......................................................... 28

2.2 Demande chimique en oxygène (DCO) ................................................................. 28

3. Méthode d’analyse et paramètres microbiologiques : ........................................... 28

II. Les méthodes d’analyse : ....................................................................................................... 31

1. Détermination du mercure : méthode par spectrophotométrie d’absorption

atomique, formation de vapeur : ...................................................................................... 31

2. Demande biochimique en l’oxygène (DBO) par méthode de dilution : ................ 33

3. détermination de la demande chimique en oxygène(DCO) par la méthode

Ébullition à reflux : .......................................................................................................... 34

CONCLUSION 37

Bibliographique : 38

6

Introduction

Élément vital, source de vie et objet de divination depuis l'aube de l'humanité, l'eau est un élément

fourni par l'environnement.

Près de 70% de la surface de la Terre est recouverte d’eau (97% d’eau salée et 3% d’eau douce).

L'eau est disponible dans les océans, dans l'air, sous forme gazeuse (vapeur d’eau), liquide (océan,

mer, lac, étang, fleuve, rivière, ruisseau ou canal, etc.). Le cycle de l'eau signifie les différentes

formes de circulation de l’eau sur le globe terrestre aussi bien à la surface que dans les différentes

couches de la terre. L’eau est non seulement indispensable à la vie mais jouit d'une grande

importance dans l’histoire passée et présente de l’homme et son avenir en dépend.

Une eau ne peut être potable que si elle répond à un certain nombre de critères fixés par des

spécialistes pour la rendre valable à la consommation par l'homme. Les normes de référence la

concernant ont changé et changent en fonction du temps et de l'espace: chaque époque et chaque

pays a ses propres standards.

L’eau est tellement indispensable à la vie que les scientifiques recherchent des traces d’eau sur des

planètes proches de la terre pour conclure à une éventuelle possibilité de vie. Cependant, sur terre,

on dispose de peu d’eau valable pour la consommation et d'accès aisé, 1% seulement de toute

l’eau de la planète. La distribution et la disponibilité de cette matière vitale est loin d'être la même

pour tout le monde. En effet, 1,5 milliard de personnes (dont 26 millions en Europe) n’ont

toujours pas accès à l’eau potable, avec les conséquences graves parfois mortelles qui en

découlent. A l’opposé la surconsommation d’eau dans les pays développés est lourde de

conséquences fâcheuses. L’accès à l’eau sera, plus encore que l’accès à l’énergie, l’enjeu du

siècle. L'Organisation des Nations Unies a identifié des centaines de lieux pouvant se transformer

en foyer de guerre à cause de l’eau et de son exploitation. De nombreux pays partagent des fleuves

et des nappes phréatiques, la tentation est forte pour certains de priver les autres de cette matière

vitale. Dans certains pays c’est entre des régions que les conflits se déclarent. L’eau, à l'instar du

pétrole, est considérée comme une ressource gratuite, les coûts pris en compte sont uniquement

ceux de son extraction, de son assainissement et de sa distribution.

De nombreuses populations osent à peine rêver de bénéficier un jour de l'eau. Il y a moins de 50

ans, c'était un cas assez fréquent dans les zones reculées en milieu rural et en zones désertiques.

L'assainissement de l'eau se complique de plus en plus avec tous les rejets de pesticides et autres

phosphates de l'agriculture intensive (70 % des prélèvements), mais aussi de l'industrie et toutes

les substances chimiques et médicales déversées illicitement et sans traitement.

7

L’utilisation de l’eau augmente dans le monde entier. Les six milliards d’habitants de la planète

s’approprient déjà 54% de l’eau douce accessible à partir des rivières, des lacs et autres sources.

Les experts prévoient une augmentation de la consommation pouvant atteindre 70% de ces

ressources accessibles, en 2025. Si la consommation par personne continue d'accroitre au même

rythme, la consommation dépasserait les 90% des ressources en eau douce disponibles en moine

de 30 ans.

Actuellement, l’homme utilise 70% de l’eau prélevée pour irriguer les cultures; 23% pour faire

tourner l’industrie, et 8% pour les usages domestique (tâches ménagères, eau potable,

assainissement). En Afrique, Les pourcentages sont inversés eu égard au retard enregistré tans

qu'au niveau de l'industrialisation que de celui de la mécanisation de l'agriculture et l'utilisation

des techniques d'irrigation très gourmandes en consommation de l'eau. Aussi, l’agriculture utilise-

t-elle 88% de l’eau totale prélevée, tandis que l’utilisation domestique s’élève-t-elle à 7% et

l’industrie ne dépasse-t-elle guère 5%. Hormis le fait qu'il existe une consommation abusive de cet

élément vital (70% pour l’agriculture) et la surexploitation des eaux souterraines puisque les

prélèvements pratiqués dépassent de loin la recharge naturelle des nappes souterraines, des

millions de tonnes de métaux lourds, de solvants, de boues toxiques, et d’autres déchets

s’accumulent chaque année à cause de l’industrie.

Les industries basées sur les matériaux organiques bruts contribuent le plus à la charge polluante

dont le secteur de l’agro-alimentaire est le plus grand pollueur.

Plus de 80% des déchets dangereux sont produits par les Etats-Unis et d’autres pays développés.

Dans les pays en développement, 70% des déchets industriels sont rejetés sans traitement dans

les cours d’eau et polluent l’eau pouvant servir aux différents usages de l'homme, d'où la

dangereuse menace pour la santé publique à grande échelle.

En effet, les polluants toxiques ont des effets néfastes sur l'environnement, sur la santé

humaine, dont des conséquences économiques importantes. La pollution peut provoquer des effets

irréversibles sur les écosystèmes comme la disparition d'espèces. Les conséquences sanitaires

peuvent être importantes et dans certains cas mortelles.

Enfin, les coûts économiques de la dépollution sont onéreux (construction de stations

d'épuration pour les industries, installation de nouveaux procédés, décontamination de sites et sols

pollués...). Ces coûts peuvent aussi être indirects en empêchant des usages de l'eau, comme la

production d'eau potable, ou en bloquant le fonctionnement de stations d'épuration urbaines. Enfin,

les coûts liés à la santé humaine ne sont pas non plus négligeables.

8

Il convient de mettre en place une réglementation stricte qui répondrait aux exigences et

attentes citoyennes sur ce sujet. Les buts et objectifs devraient viser la protection des milieux sains

et la restauration des milieux aquatiques infestés par des pollutions toxiques.

Pour cela on met en évidence quelques paramètres physico chimiques microbiologique accompagné

des techniques d’analyses spécifiques

Dans le premier chapitre nous allons mettre en évidence les principaux paramètres physico-

chimiques la température, pH, alcalinité, la turbidité… Cette dernière est mesurée sur le terrain par

deux méthodes (au fil de platine, méthode de Secchi) et sur laboratoire (méthode néphélométrique à

la formazine)

Le deuxième chapitre est concerné aux différentes substances dissoutes dans l’eau et les techniques

d’analyses comme : Oxygène (méthode de winkler, électrode de Clark), Dioxyde de carbone

(méthode titrimètrique) et Azote (méthode de kjeldahl).

Le troisième et dernier chapitre porte sur les métaux lourds (Hg, Ni , Cr…) qui sont analysés par la

méthode spectrophotomètres, la DBO par la méthode de dilution, la DCO, par la méthode

d’ébullition à reflux et les paramètres microbiologique par la méthode de prélèvement.

9

Chapitre1 : GRANDEURS PHYSICO-CHIMIQUES ET MÉTHODES

D’ANALYSES

I. Principaux grandeurs physico-chimiques :

1. La température :

C’est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie.

L'unité légale de température dans le système international est le kelvin de symbole K (noter

l'absence du symbole ° car ce n'est pas une échelle de mesure).

Pour l’analyse de l’eau, généralement la température doit être mesurée in situ

2. le pH (potentiel hydrogène):

Le potentiel hydrogène, plus connu sous le nom de "pH" permet de mesurer l'acidité ou la

basicité d'une solution. Le pH de l’eau pure à 25°C, qui est égal à 7, a été choisi comme

valeur de référence d’un milieu neutre. Voici une présentation de ce paramètre et des

différentes méthodes permettant de le mesurer.

La mesure du pH peut s’effectuer par colorimétrie par procédé électrométrique à l’électrode

de verre.

Potentiel hydrogène = -log [H3O+]

Le pH doit être impérativement mesuré sur le terrain à l'aide d'un pH-mètre ou par

colorimétrie.

3. La turbidité :

La turbidité d’une eau est due à la présence des particules en suspension, notamment

colloïdales : argiles, limons, grains de silice, matières organiques, etc. L’appréciation de

l’abondance de ces particules mesure son degré de turbidité à l’aide de turbidimètre.

10

La turbidité peut être évaluée par un certain nombre de méthodes qui sont pratiquées suivant

les nécessités sur le terrain ou au laboratoire.

4. La conductivité électrique :

Définition et principe :

La conductivité électrique d’une eau (γ) est la conductance d’une colonne d’eau comprise

entre deux électrodes métalliques de 1 cm2de surface et séparées l’une de l’autre de 1 cm. Elle

est l’inverse de la résistivité électrique (ρ).

γ = 1/ρ = (1/R). (L/S)

La conductivité est également fonction de la température de l’eau : elle est plus important

lorsque la température augmente .les résultats de mesure devient donc très présenter en terme

de conductivité équivalente à 20 ou 25ºC.les appareils de mesure utilises sur le terrain

effectuant en générale automatiquement le tableau ci-dessous représente la qualité de l’eau

selon leur conductivité .la conductivité traduit la minéralisation totale de l’eau

Tableau1 : norme de la conductivité de l’eau :

50 à 400µS/cm Qualité excellente

400 à 750µS/cm Bonne qualité

750 à 1500µS/cm Qualité médiocre mais eau utilisable

1500 µS/cm Minéralisation excessive

4.1 La minéralisation :

Il existe une relation entre la teneur en sels dissous d’une eau et sa conductivité. Toutefois, la

minéralisation déterminée par pesée de l’extrait sec n’est pas rigoureusement identique à celle

calculée à partir de la conductivité, étant donné les erreurs inhérentes à la détermination de

chacune de ces deux mesures. En effet, l’évaporation peut entraîner des transformations de la

structure de certains sels : hydrogénocarbonates dissociés et donnant des carbonates,

cristallisation des sulfates avec un certain nombre de molécules d’eau, si bien que le poids de

l’extrait sec ne représente pas avec exactitude celui des sels dissous. D’autre part la mesure de

la conductivité est influencée par le pH de la solution, la valence des ions et le degré

d’ionisation

4.2 Chlorinité :

11

.La chlorinité est la masse en grammes des ions halogénures, en équivalent chlorure, contenus

dans un kilogramme d’eau.

5. L’alcalinité :

5.1 Titre alcalimétrique simple (TA) :

Titre Alcalimétrique(TA) : il permet de connaitre les teneurs de l’eau en carbonates et base

forte présentes dans l’eau, son unité est le degré français (°F).

5.2 Titre alcalimétrique complet (TAC)

Le titre alcalimétrique complet(TAC) est la grandeur utilisée pour mesurer le taux

d’hydroxyde de carbonates et bicarbonates dans une solution, son unité est le degré français

(°F).

6. Dureté ou titre hydrotimétrique(TH) :

La dureté ou titre hydrotimétrique d’une eau correspond à la somme des concentrations en

cations métalliques à l’exception de ceux des métaux alcalins et de l’ion hydrogène. Dans la

plupart des cas la dureté est surtout due aux ions calcium et magnésium auxquels s’ajoutent

quelquefois les ions fer, aluminium, manganèse, strontium. La dureté est encore appelée

dureté calcique et magnésienne ou consommation de savon. Elle s’exprime en

milliéquivalents de concentration en CaCO3. Elle est aussi très souvent donnée en degrés

français.

Dans l’eau sont déterminés :

– la dureté totale ou titre hydrotimétrique TH qui est la somme des concentrations calcique et

magnésienne ;

– la dureté calcique qui correspond à la teneur globale en sels de calcium ;

– la dureté magnésienne qui correspond à la teneur globale en sels de magnésium ;

– la dureté carbonatée correspond à la teneur en hydrogénocarbonate et carbonate de calcium

et de magnésium. Elle est égale au TAC si le TH est supérieur au TAC et au TH, si le TAC est

supérieur au TH ;

– le titre alcalimétrique TA qui correspond aux alcalis libres et aux carbonates alcalins

caustiques.

12

– la dureté permanente ou non carbonatée P correspond à la dureté qui persiste après

ébullition de l’eau. Elle représente la teneur en sulfates et chlorures de calcium et de

magnésium. Elle est égale à TH – TAC à condition que l’eau ne renferme pas de bicarbonate

de sodium.

II. Les méthodes d’analyses :

1. La turbidité :

1.1 Mesure sur le terrain :

La technique consiste à mesurer la profondeur à laquelle un repère cesse d’être visible. Ces

méthodes ne sont pratiquement utilisées que pour fournir des informations sur les eaux de

surface et les eaux résiduaires :

1.1.1 Méthode au fil de platine

Appareillage :

Un fil de platine de 1 mm de diamètre et de 25 mm de longueur, fixé au bout d’une chaîne de

1,20 m

Mode opératoire :

Mesurer la profondeur à laquelle le filament cesse d’être visible, l’œil de l’observateur étant

placé à l’anneau terminal de la chaîne c’est-à-dire toujours à 1,20 m du fil de platine.

1.1.2 Méthode de Secchi :

Cette méthode convient surtout pour les mesures en lacs et dans les ouvrages des stations de

traitement et d’épuration des eaux.

Appareillage :

Un disque blanc (fonte émaillée, porcelaine...) de 200 mm de diamètre, possédant

6 trous de 55 mm chacun, répartis sur un cercle de 120 mm de diamètre.

Mode opératoire :

Laisser descendre le disque et mesurer la profondeur à partir de laquelle il cesse d’être visible.

1.2 Mesures au laboratoire : Méthode néphélométrique à la

formazine :

Mode opératoire :

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Prélever 30 ml d’eau à examiner, après avoir rendu le prélèvement homogène. Effectuer la

lecture 4 minutes après l’introduction de la cuve dans l’appareil. Se reporter à la courbe

d’étalonnage.

Expression des résultats : La turbidité s’exprime en unités « formazine »

Remarque :

Si la turbidité de l’eau examinée est supérieure à 40 unités, effectuer une dilution et en tenir

compte dans l’expression des résultats. Cependant il faut se souvenir que l’erreur de mesure

s’accroît avec la dilution.

Les trois unités suivantes sont considérées comme comparables : unité JTU (Jackson

Turbidity Units), unité FTU (Formazine Turbidity Units), unité NTU (Nephelometric

Turbidity Units)

Tableau 2 : classes de turbidité usuelles (NTU, Nephelometric Turbidity Unit)

NTU < 5 Eau claire

5 < NTU < 30 Eau légèrement trouble

NTU > 50 Eau trouble

NTU La plupart des eaux de surface en Afrique atteignent

ce niveau de turbidité

2. La salinité par méthode de Mohr :

Principe :

Le dosage (ou titrage) des ions chlorure Cl- par les ions argent Ag

+, ce qui permettra de

déterminer la chlorinité d'une eau et donc de calculer sa salinité.

Le domaine de pH pour lequel on peut utiliser la méthode de Mohr est restreint au domaine :

6,5 < pH < 7,5

Matériel :

Tubes à essais + porte-tube ; Pipette ; 2 Béchers de 100 mL; 1 Erlenmeyer de 250 mL ; 1

pipette jaugée de volume V1 (volume correspondant à la prise d'essai) propipette. Support

pour burette ; Agitateur magnétique + barreau aimanté ;

14

Solution de nitrate d'argent à 0,025 mol.L-1

; Solution de chromate de potassium à 50 g.L-1

;

Solution de chlorure de sodium à 3 g.L-1

.

Mode opératoire :

Dans deux tubes à essais, introduire 3 mL de solution de nitrate d'argent (Ag+ + NO3

-). Ajouter,

dans le premier tube, quelques gouttes de la solution de chlorure de sodium (Na++Cl

-) et, dans

le second, quelques gouttes de la solution de chromate de potassium (2K+ + CrO4

2-).

Dans le tube 1, il se forme un précipité blanc photosensible de chlorure d'argent :

Ag+(aq) + Cl

-(aq) →AgCl(s) (1)

Dans le tube 2, il se forme un précipité rouge brique de chromate d'argent :

2Ag+ (aq) + CrO4

2-(aq) → Ag2CrO4(s) (2)

Dans un tube à essais, introduire 2 mL de solution de chlorure de sodium et 2 mL de solution

de chromate de potassium. Puis, ajouter goutte à goutte avec une pipette, la solution de nitrate

d'argent.

Les deux précipitations ne sont pas simultanées mais successives. On observe d'abord la

précipitation du chlorure d'argent puis lorsque cette transformation est achevée et que les ions

chlorure ont disparus, celle du chromate d'argent

Avant l'équivalence, il reste des ions Cl- en solution. Les ions Ag

+ versés sont

consommés (en priorité) par la réaction (1) avec les ions Cl-.

Après l'équivalence, il ne reste plus d'ions Cl-

en solution. Les ions argent Ag+

constituent le réactif en excès.

Les ions argent Ag+ versés en excès réagissent avec les ions chromate CrO4

2- (on

utilise le chromate comme indicateur de fin de dosage), pour produire le précipité

rouge de chromate d'argent Ag2CrO4 (réaction (2)).

L'apparition de la couleur rouge brique marque la fin du dosage des ions Cl- par les

ions Ag+ : c'est l'indicateur de la fin de la réaction de titrage.

NB: il est nécessaire que l’indicateur ne précipite pas dans le dosage

Exploitation du dosage :

15

- Déterminer la concentration molaire C1 des ions chlorure dans l'eau. A l'équivalence,

les réactifs ont été versés dans les proportions stœchiométriques donc : n (Cl-) = n

(Ag+)eq d'où C1 x V1 = C2 x Veq. On obtient donc : C1 = C2 x Veq/V1

- On donne les masses molaires suivantes : M(Na) = 23 g/mol et M(Cl) = 35,5 g/mol.

En déduire la concentration massique en ions chlorure de cette eau. Cm = C1 x

M(NaCl)

- En déduire la chlorinité de cette eau. Cl = Cm x M(Cl) / M (NaCl) = Cm x 60,68 %

La relation entre la salinité et la chlorinité :

S = 0,03 + 1,80655 x Cl S salinité, Cl chlorinité

3. Alcalinité :

Méthode titrimétrie :

Principe :

La technique est basée sur le dosage des bases qui se trouvant dans une eau telle que CO32-,

HCO3- ,OH

- .elle se mesure par la neutralisation d’un certain volume d’eau par une solution

diluée d’un acide minérale, le point d’équivalent est tends déterminer par les indicateur

coloré .

Mode opératoire :

On introduit dans un erlenmeyer de 250ml d échantillon à traiter

Détermination de TA :

On ajoute quelque goutte de phénophtaléine (indicateur colore), deux cas peuvent se

présenter :

Soit il se produit une coloration rose ; donc l’eau est alcaline, on dosée par HCl(0,1N),jusqu’à

décoloration de solution .

On note le volume verse V. puis on procède à la détermination de 2éme

S il ne produit pas de

coloration rose ; l’eau est acide TA=0, donc on passe directement à la détermination de titre

alcalimétrique complet

La réaction se fait selon les équations suivantes :

CO32-

+ H 3O+ → HCO3

- + H2O

HO-+H3O

+ → 2H2O

Détermination de TAC :

16

On introduit au mélange précédent quelque goutte d’hélianthines (indicateur colore), on l’a mené

au dosage par HCl (0,1N) sous agitation magnétique jusqu’à l’apparition de la couleur

orange .on note le volume V’ (pour bien le déterminer on ajoute une goutte de plus d HCl le

mélange doit varie au rose au ronge)

Les réactions se font selon les équations suivantes :

OH-+H3O

+→ 2H2O

CO32-

+2H3O+ → H2CO3+ 2H2O

HCO3-+ H3O

+ → H2CO3 +H2O

Dans ces conditions [CO32-

] et [OH-] sont le plus souvent négligeables devant [HCO3

-] pour

autant que l’eau contienne du CO2 dissous et l’expression peut se simplifier à l’égalité :

[HCO3-]= [H3O

+]

Or, de la relation de première dissociation de l’acide carbonique ci-après :

K= [H3O+].[HCO3

-]/[H2CO3]

On peut en déduire :

[H3O+]2=K1

,.[H2CO3]

Ou encore

PH=1/2(Pk1, - log [H2CO3])

4. La dureté : La dureté totale par titrimétrie à l’EDTA :

Cette méthode permet de doser rapidement les ions calcium et magnésium ; avec certaines

précautions, elle est appropriée à la plupart des d’eaux.

Principe :

Les alcalinoterreux présents dans l’eau sont amenés à former un complexe du type chélate par

le sel disodique de l’acide éthylène diamine tétracétique à pH 10. La disparition des dernières

traces d’éléments libres à doser En présence d’EDTA, on va former des complexes cycliques

entre les ions métalliques et la solution d’EDTA (notée H2Y2-) suivant la réaction :

Est décelée par le virage d’un indicateur spécifique, le noir ériochrome. En milieu

convenablement tamponné pour empêcher la précipitation du magnésium, la méthode permet

de doser la somme des ions calcium et magnésium.

H2Y2-

+ M2+

↔MY2- + 2H

+

17

TH= C(Ca2+ , Mg2+)= CEDTA

* V EDTA

/V(Ca2+ ,Mg2+ )

Chapitre 2 : LES SUBSTANCES DISSOUTES DANS L’EAU

I. Gaz et sels dissous :

1. Oxygène dissous (O2):

Définition : La teneur en Oxygène moléculaire dissous est un paramètre important qui

gouverne la majorité des processus biologiques des écosystèmes aquatiques. La concentration

en oxygène dissous est la résultante des facteurs physiques, chimiques et biologiques.

2. Azote(N2) :

L’N2 provient des échanges gazeux à la surfaces de l’eau et de la production des bactéries

dénitrifiâtes ; l’azote ce n’est pas directement consommé par les organismes présents dans

l’eau et ne peut être diminue que par diffusion dans l’atmosphère il faut impérativement éviter

une sursaturation d’azote dans l’eau car cela va provoquer un œdème gazeux à vos poissons.

3. Dioxydes de carbone (CO2) :

18

Les ions bicarbonate et calcium majoritairement présents dans les eaux naturelles ont pour

origine la dissolution du carbonate de calcium (calcite ou aragonite) par l’intervention de

l’anhydride carbonique dissous dans l’eau et proviennent de l’air atmosphérique

CaCO3(s) + H2O + CO2 ↔ 2HCO3- +Ca

2+

HCO3- ↔ CO3

2- + H

+

Le CO2 total est donc la somme des bicarbonates, des carbonates et de l’anhydride carbonique

libre (ou acide carbonique). Si la teneur en CO2 libre est inférieure à celle prévue par

l’équilibre (< CO2 équilibrant), le premier équilibre ci-dessus se déplace vers la gauche et on

observe la formation de carbonate de calcium solide (eau entartrant). Au contraire, si la teneur

en CO2 libre est supérieure au CO2 équilibrant, l’équilibre se déplace vers la droite et on

observe une dissolution du carbonate de calcium solide (eau agressive).Il est donc important

de pouvoir doser ou calculer la teneur en CO2 libre.

4. Phosphate (PO43- ) :

Le phosphore peut exister dans les eaux à l’état dissous ou en suspension.

Le phosphore total dissous comprend le phosphore organique et le phosphore inorganique qui

lui-même inclut les orthophosphates et les polyphosphates.

Les composés phosphorés qui, sans hydrolyse ou minéralisation, répondent au test

spectrométrique sont considérés comme étant des orthophosphates, dont la teneur peut être

exprimée en mg/L de P, de PO43-

ou deP2O5.

1mg /l PO43-

= 0.747mg/l P2O5 =0.326mg/l P

Les orthophosphates ne sont pas (ou rarement) dans les eaux sous formePO43-

qui est la base

finale des trois équilibres suivants de l’acide phosphorique :

H3PO4 H2PO4- + H

+ PKa (25ºC)=2,12

H2PO4-HPO4

2- + H

+ PKa (25ºC)=7,21

HPO42- PO4

3- + H

+ PKa (18ºC)= 12,67

19

Aux pH des eaux naturelles (entre 7 et 8) les orthophosphates sont principalement sous

formes H2PO4- et HPO4

2-.

5. Nitrites (NO2-) : Suivant l’origine des eaux, la teneur en nitrites est assez variable. La méthode à la

sulfanilamide a une sensibilité de l’ordre de quelques microgrammes par litre. Il sera

nécessaire d’en tenir compte pour l’interprétation des résultats et de prendre toutes

précautions utiles pour la pureté des réactifs et la propreté de la verrerie. Sous l’action des

phénomènes biologiques, l’équilibre entre l’ammoniaque, les nitrites et les nitrates peut

évoluer rapidement. Il convient donc de procéder au dosage des nitrites le plus tôt possible

après le prélèvement en le conservant à 4 °C.

II. Les méthodes d’analyses :

1. L’oxygène (O2) :

Deux méthodes sont disponibles pour mesurer l’oxygène dissous :

a) Méthode de Winkler :

La méthode de Winkler est celle qui est utilisée en laboratoire d'analyse.

Principe :

Fixation, par MnSO4, de l'oxygène dissous dans l'eau sous forme de Mn(OH)3

et libération, par le réactif de Winkler (KI+KOH), d'iode en quantité

proportionnelle à celle d'O2 dissous.

Dosage de l'iode libérée, par le thiosulfate, en présence d'un indicateur coloré,

l'amidon (la coloration bleue de l'amidon en présence d'iode disparaît au

virage).

Réactifs :

Solution de sulfate de manganèse : 50 g de MnSO4 dans 100 ml d'eau.

20

Réactif de Winkler : 50 g de KOH + 15 g de KI dissous dans 100 ml d'eau.

Solution de thiosulfate de sodium M/80 : 3,10 g de Na2S2O3 dans 1000 ml

d'eau.

Indicateur coloré : empois d'amidon 10 mg/l.

HCl concentré.

Matériel :

Flacon de prélèvement à bouchon rodé, pipettes, bécher, burette, balance au 0,1 g.

Mode opératoire :

Sur le terrain

- Prélever l'eau à analyser en remplissant un flacon à bouchon rodé (volume v ml) et

en veillant à ne pas laisser d'air dans le flacon.

- Fixer O2 en introduisant doucement dans le flacon (faire couler les réactifs en

introduisant une pipette à mi-hauteur du flacon) 1 ml de solution de sulfate de

manganèse puis 1 ml de réactif de Winkler. Reboucher aussitôt le flacon sans y

laisser d'air et agiter : tout l'O2 est fixé sous forme d'un précipité d'hydroxyde

manganique.

Au laboratoire

Libérer l'iode I2 en versant dans le flacon 2 ml d'HCl concentré. Reboucher et agiter.

L'iode libéré colore l'échantillon en brun (l'intensité de la coloration est un premier

indicateur de la concentration en iode).

Verser l'échantillon dans un bécher et ajouter quelques gouttes d'empois d'amidon.

Agiter, une coloration bleue apparaît.

Doser I2 en versant, au moyen d'une burette, la solution de thiosulfate M/80 jusqu'à

décoloration. Soit n le nombre de ml de thiosulfate utilisé.

Résultats :

Concentration en dioxygène dissous = 100 x n / (v-2) mg/l

0,5 mole d’O2(8 g) permet la libération d'1 mole d' I2 neutralisée par 2 moles de thiosulfate. 1

ml de thiosulfate M/80 correspond donc à 1/80 000 x 8 g = 0,1 mg d'O2. Le volume de la prise

21

d'essai est égale à v-2 ml, volume du flacon moins 2 ml de réactifs introduits lors de la

fixation deO2. Si n est le nombre de ml de thiosulfate utilisé, la quantité d’O2, contenue dans

l'échantillon est de 0,1 x n mg. Pour 1 l d'eau dosée, il sera de 0,1 x n / (v-2) mg/l.

b) Méthode électrochimique (électrodes de Clark) :

Les sondes dioxymétriques (électrodes de Clark) permettent une évaluation rapide du

taux d'O2dissous. Ces sondes, couplées à un coffret de mesure ou à un dispositif

permettent d'afficher la [O2] dissous en mg/l ou en % de saturation en O2.

La difficulté de la manipulation est reportée sur l'étalonnage de la sonde dont la qualité

détermine la précision de la mesure (la solubilité de l'O2 dans l'eau étant à 20°C de 8 à

9 mg/l, une précision à 0,1 g parait souhaitable). L'étalonnage se fait en plongeant la

sonde dans 2 solutions dont la [O2] est connue :

- dans une solution saline dépourvue d'O2 dissous = solution zéro.

- dans une solution saturée en O2 (prendre 1 l d'eau et y faire barboter de l'air

laisser reposer 10 min. et doser O2 par la méthode chimique) ou à défaut dans

l'air.

La solubilité de l'O2 dans l'eau dépendant principalement de la température, toutes les

opérations, étalonnage et dosages, devront être réalisées à même température.

2. Azote total par méthode de kjeldahl :

La méthode de Kjeldahl est applicable pour le dosage de l’azote de différents composés

azotés tels les amines et les sels d’ammonium quaternaires. Elle ne permet pas le dosage

directe des nitrates, nitrites, nitrosyles, cyanures qu’il faut d’abord réduire en ammoniac.

Principe : La première étape est la minéralisation son but étant de dégrader la matière

organique azotée sous la forme de sel d'ammonium.

Équation de Minéralisation :

Morganique → NH4+

Le pH acide permet au sel d'ammonium d'apparaître sous sa forme acide de l'ammonium

NH4+.

La dégradation de la matière organique azotée se fait à l'aide d'un catalyseur (du sulfate de

cuivre et du sulfate de potassium), de l'acide sulfurique à haute température (421 °C).

La deuxième étape est la distillation de l'ammonium par l'ajout de soude : on cherche à

transformer l'ammonium sous sa forme volatile, l'ammoniac.

22

Équation de distillation :

NH4+ + NaOH → Na

+ + NH3 + H2O

La soude est ajoutée en excès afin de changer le pH acide en un pH basique, ce qui a pour

effet d'obtenir de l'ammoniac. L'ammoniac NH3est entraîné par la vapeur d'eau par

distillation.

Les vapeurs d’ammoniac sont condensées au contact d’un réfrigérant et recueillies dans une

solution contenant 2 indicateurs colorés (rouge de méthyle et bleu de bromothymol) et de

l'acide borique..

La troisième étape est le titrage de l'ammoniaque par une solution titrée d'acide

chlorhydrique ou d'acide sulfurique :

NH3+ H3O+ → NH4

+ + H2O.

On titre la solution jusqu'à équivalence par le virage de l'indicateur coloré, le rouge de

méthyle (couleur rose rouge). L'acide borique est un acide faible, il ne libère pas d’ions H+et

n'interfère donc pas avec le pH.

Dosage de l'ammoniac :

On effectue un dosage acido-basique direct ; il existe une méthode indirecte : on remplace

l'acide borique par de l'acide sulfurique en excès et on dose après la distillation cet excès

d'acide.

Doser l'ammoniac par une solution titrée d'acide sulfurique ou d'acide chlorhydrique.

L'équivalence est marquée par une coloration rose due au rouge de méthyle.

Calculs :

Exemple pour l'acide chlorhydrique (attention l'acide sulfurique est un diacide).

Recherche du résultat en g% (m/V) :on sait que 1 mole d'acide réagit avec 1 mole

d'ammoniaque donc on obtient l'égalité suivante :

1 mole d’acide [H3O+] = 1 mole d’ammoniaque [NH3] (noté mol N)

23

On connaît la formule suivante : n H3O+ (mol) = C(mol/L) * Va (L)

On sait la formule suivante : m N (masse de l'azote) = M masse molaire de l'azote (g/mol) * n

N (mol) soit

mN = M * C * Va

On cherche un résultat en g% on multiplie par 100 et on divise par la masse de

l'échantillon

%g = mNH3 /mechantillon*100

3. Dioxyde de carbone libre par la méthode titrimétrie :

L’anhydride carbonique libre de l’eau est neutralisé par un léger excès d’une solution

d’hydroxyde de sodium. Cet excès est ensuite déterminé à l’aide d’une solution titrée d’acide.

La solution de soude peut être remplacée par une solution de carbonate de sodium.

Solubilité des gaz dans l'eau douce et l'eau de mer à 25°C :

Tableau 3 : solubilité des gaz dans l'eau douce et l'eau de mer à 25°C

4. dosage des phosphates (PO43- ) :

Principe :

En milieu acide et en présence de molybdate d'ammonium les orthophosphates donnent un

complexe phosphomolybdique qui réduit par l'acide ascorbique développe une coloration

bleue.

Réactifs :

- Solution d’acide sulfurique (d = 1,84) à 15 % environ en volume.

atmosphère Eau distillée Eau de mer

Gaz % mg/l % mg/l %

N2 78,18 14,3 63,3 11,4 62,1

O2 21,05 7,9 35 6,3 34,4

CO2 0,03 0,4 1,8 0,3 1,8

24

- Solution de molybdate d’ammonium à 40 g/L.

- molybdate d’ammonium tétrahydraté 20 g

- eau déionisée. Filtrer si nécessaire, à conserver en flacon de polyéthylène à 4 °C.

- Solution d’acide ascorbique à 20 g/L :acide ascorbique 2 g

Mode opératoire :

Établissement de la courbe d'étalonnage :

Introduire dans une série de fioles jaugées de 25 ml :

Numéro de fioles T 1 2 3 4 5

Solution étalon de P à (1 mg/l) (ml) 1 ppm 0 1 5 10 15 20

Eau distillée ( ml) 20 19 15 10 5 0

Correspondance en ( mg/l) de P 0 0,05 0.25 0.5 0.75 1

Réactif sulfomolybdique en (ml) 4 4 4 4 4 4

Acide ascorbique en (g) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

Ensuite on mélange chaque fiole et on les porte à l'ébullition pendant 1mn ; on laisse refroidir

puis on effectue les lectures.

On effectue la lecture de l'absorption à une longueur d'onde de 700 à 800 nm à l'aide d'un

spectromètre (la température est comprise entre 20 et 25°C.).

Expression des résultats:

Après avoir effectué la lecture au spectromètre, on obtient les résultats suivants

Numéro de capsule T 1 2 3 4 5 E

Absorbance 0 0,019 0,083 0.184 0.262 0.345 0.165

25

On trace la courbe d'étalonnage C= f(A) à fin de déterminer la valeur de la concentration de

l'eau à analyser en phosphate (mg/l)

La courbe donne la teneur en phosphore, exprimée en milligrammes pour la prise d’essai.

5. dosage des nitrites par méthode de Zambelli :

Principe :

L’acide sulfanilique en milieu chlorhydrique, en présence d’ion ammonium et de phénol

(=réactif de ZAMBELLI), forme avec les ions nitrites un complexe coloré jaune dont

l’intensité est proportionnel à la concentration en nitrites.

Mode opératoire :

Le complexe coloré jaune adsorbe à la longueur d’onde 435 nm, alors l’intensité qui est

proportionnelle à la concentration des nitrites peut être évaluée par une méthode

spectrophotométrique. On réalise alors une gamme étalon à partir d’une solution étalon de

nitrite à 0,0023 g/l :

26

On prélève 5 ml d’eau à analyser auquel on ajoute 0,2 ml de réactif de ZAMBELLI. Puis

après 10 min on ajoute 0,2 ml d’ammoniaque pure Puis on mesure la D.O. de l’essai et on

obtient grâce à l’équation de la courbe de tendance la concentration suivante :

DO [NO2-] en mg/l

ESSAI 0.102 0.0476

La teneur du mélange du milieu est de 0,0476 mg/l de nitrites ce qui est inférieur à la

valeurd’une eau pollué qui est de 0,1 mg/l

Chapitre 3 : MÉTAUX LOURDS, MATIÈRE ENSUSPENSION ET MICROBIOLOGIE DANS L’EAU

I. Présentation et caractéristiques :

27

1. Métaux lourds :

Les métaux lourds sont les éléments les plus nocifs dans les eaux résiduaires, notamment dans

les boues où ils sont accumulés pendant les différentes phases de l’épuration. Leur origine est

avant tout industrielle mais aussi diffuse (corrosion des tuyauteries….).

2. Matières en suspensions (MES) :

La détermination des matières en suspension dans l’eau est réalise par filtration ou

centrifugation d’un volume détermine séchage à 105°C et pesée. Le choix de l’une ou l’autre

des alternatives est guidé par la charge en matière en suspension de l’eau à analyse

Mode opératoire :

Sécher les filtres à l'étuve sèche à température modérée juste avant utilisation. Noter la masse

initiale du filtre sec.. Il faut donc mesurer la masse du filtre à la sortie de l'étuve.

- Eliminer les fragments de grande taille qui auraient pu s'introduire dans le récipient

(feuilles...)

- Filtrer. Si l'eau filtrée est encore trouble, refaire une filtration

- Sécher le filtre et son contenu (étuve ; température pas trop élevée)

- Mesurer la masse finale mf du filtre sec après filtration à la sortie de l'étuve.

Calcul :

Masse des matières en suspension en mg/L = (mf - mi)* (1/Volume filtré en L)

Remarque :

- l'évaluation de la masse de matières en suspension n'est possible que dans une eau qui

présente une turbidité à l'œil nu. En période d'étiage en particulier, les valeurs mesurées sont

trop faibles.

28

a. Demande biochimique en oxygène (DBO) :

La DBO ou demande biologique/biochimique en dioxygène est la quantité de dioxygène

nécessaire aux micro-organismes aérobies de l'eau pour utiliser les substances qu'elle contient.

Il s'agit donc d'une consommation potentielle de dioxygène par voie biologique. Ce paramètre

constitue un bon indicateur de la teneur en matières organiques biodégradables d'une eau

naturelle polluée ou d'une eau résiduaire. Il est utilisable soit pour quantifier la charge

polluante organique de l'eau, ou pour évaluer l'impact d'un rejet sur le milieu naturel ; ou

pour évaluer l'intensité du traitement nécessaire à l'épuration d'un rejet par un procédé.

b. Demande chimique en oxygène (DCO) :

Définition :

DCO : Demande Chimique en Oxygène : concentration en masse d’oxygène équivalente à la

quantité de dichromate consommée par les matières dissoutes et en suspension lorsqu’on

traite l’échantillon d’eau avec cet oxydant dans des conditions définies.

3. Méthode d’analyse et paramètres microbiologiques :

L’objectif de l’analyse bactériologique d’une eau n’est pas d’effectuer un inventaire de toutes

les espèces présentes, mais de rechercher soient celles qui sont susceptibles d’être pathogènes,

soient celles qui sont indicatrices de contamination fécales.

L’analyse débute par l’acte de prélèvement qui doit mettre en œuvre des méthodes assurant

l’absence de contamination et la survie bactérienne. Sont indiquées ensuite les méthodes

générales d’examen bactériologique des eaux suivies des recherches de bactéries indicatrices

de pollution et d’efficacités de traitement puis des bactéries spécifiques pathogènes.

Méthodes de prélèvement :

OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION

29

Le présent document a pour objet de décrire les modes opératoires de prélèvement de l’eau en

vue de l’analyse microbiologique ainsi que le transport, la manipulation et la conservation des

échantillons avant le début de l’analyse.

Définition :

Prélèvement : acte qui consiste à obtenir l’échantillon.

Échantillon : volume global d’eau représentatif de l’eau à contrôler, prélevé en un endroit

défini selon des modalités définies et destiné à la réalisation d’analyses.

Fiche de prélèvement : document renseigné par le préleveur pour assurer la traçabilité

complète des conditions de prélèvement.

Flambage : action consistant à porter le matériau d’un point de prélèvement à une température

élevée à l’aide d’une flamme afin d’assurer sa désinfection.

Matériel :

- Désinfectant (éthanol).

- Désinfectant pour les mains + papier essuie-mains.- Clés à molette.

- Glacière avec blocs réfrigérants. Thermomètre., Porte flacon lesté (perche)., Flacons stériles

avec thiosulfate de sodium, Chalumeau à gaz avec recharges. Marqueurs, stylos, étiquettes.

Pour information :

La masse théorique de thiosulfate de sodium (anhydre) nécessaire pour neutraliser 1 mg de

chlore est de 7,1mg. En conséquence, on ajoute 0,1ml d’une solution de thiosulfate de sodium

pentahydraté pour chaque 100ml contenu dans le flacon. Ceci neutralisera au minimum 2mg/l

et jusqu’à 5mg/l de chlore libre, en fonction des dynamique de neutralisation, ce qui est

suffisant pour la majorité des échantillons.

Dans certains cas (pédiluves, traitement contre les légionnelles…), les concentrations de

chlore peuvent être supérieures, auquel cas un dosage proportionnellement plus élevé de

thiosulfate de sodium sera nécessaire

30

Pour les Eaux de surface :- Se désinfecter les mains.

- Sortir le flacon stérile contenant du thiosulfate de sodium de son emballage et le plonger à

l’horizontale (pour éviter le déversement du thiosulfate). Le redresser jusqu’à ce que le

volume d’eau recueilli soit suffisant tout en gardant un volume d’air dans le flacon (goulot)

pour permettre une agitation correcte avant l’analyse.

- Inscrire sur le flacon et sur la fiche MB PS 04 F2 (Fiche de demande d’analyse d’eaux)

toutes les informations concernant le prélèvement (site, lieu, date, heure, éventuels problèmes

rencontrés…).

NB : Si le point de prélèvement n’est pas accessible, utiliser un porte flacon stérilisé au

préalable

Transport :

Le prélèvement ainsi réalisé doit être acheminé au laboratoire dans les plus brefs délais. Pour

les eaux potables, il convient dans l’idéal de commencer l’analyse le jour même.

Durant le transport, les échantillons sont conservés dans une enceinte réfrigérée avec blocs

réfrigérants et à l’abri des rayonnements solaires. Il est recommandé de séparer les

échantillons chauds des échantillons froids. Ne pas mettre de blocs réfrigérants en contact

direct avec l’échantillon, car cela pourrait entraîner sa congélation. La formation de glace peut

entraîner la mort de la majorité des cellules. Seuls les échantillons destinés à l’analyse des

virus peuvent être conservés à-70°C.

NB : Pour les échantillons transportés pendant une durée supérieure à 8h, il est nécessaire de

surveiller et d’enregistrer la température.

Conservation :

Le tableau ci-après, tiré de la norme NF EN ISO 19458 :2006, propose des durées et des

températures de conservation acceptables pour les échantillons d’eau du prélèvement à

l’analyse. Des critères spécifiques à appliquer ont été déterminés par le laboratoire dans

chaque méthode technique

31

Arrivées au laboratoire et dans l’attente d’analyses, les eaux sont conservées au réfrigérateur à

5°C ± 3°C. Après analyse, l’échantillon est conservé au réfrigérateur 5°C ± 3°C pendant une

semaine et en tout cas jusqu’au rendu des résultats d’analyse.

II. Les méthodes d’analyse :

1. Détermination du mercure : méthode par spectrophotométrie

d’absorption atomique, formation de vapeur :

32

principe et théorie :

Dans une première étape, l'échantillon est dosé en présence d'acides, de permanganate de

potassium (KMnO4) et de persulfate de potassium (K2S2O8). Cette étape permet de

décomposer la matière organique et amène le mercure sous forme Hg+2

. L'acide chlorhydrique

favorise la décomposition rapide du cinabre(HgS), résistant à l'attaque de l'acide sulfurique et

de l’acide nitrique. Le permanganate de potassium et le persulfate de potassium assurent une

oxydation complète des composés organiques réfractaires à la décomposition acide. Durant

cette étape, le manganèse est réduit de la forme Mn+7

à la forme Mn+4

(MnO2). Après la

digestion, une solution combinée de chlorure de sodium (NaCl) et de chlorure

d'hydroxylamine (NH2OH.HCl) réduit le MnO2 et l'excès de KMnO4 sans réduire l’Hg+2.

Dans la seconde étape, les ions mercuriques réduits en mercure élémentaire par une solution

de chlorure stanneux (SnCl2) sont amenés sous forme gazeuse dans une cellule par barbotage

d'air. Le mercure contenu dans la cellule est dosé par spectrophotométrie d'absorption

atomique avec formation de vapeur. La concentration de l'échantillon est déterminée par

comparaison entre les absorbances respectives de l'échantillon et celles d'une gamme de

solutions étalons.

réactifs et étalons :

L'eau utilisée pour la préparation des réactifs et des étalons doit être distillée ou

déminéralisée.

À moins d'indication contraire, les solutions préparées peuvent être conservées indéfiniment à

la température ambiante. Elles doivent cependant être refaites si un changement de couleur est

noté ou s'il y a formation de précipité.

dosage :

−Mesurer le mercure à l'aide d'un spectrophotomètre d'absorption atomique en utilisant une

longueur d'onde de 253,7 nm.

−Démarrer la pompe.

−Les solutions étalons et les échantillons sont traités individuellement. Ajouter rapidement

5,0 ml de la solution de chlorure stanneux et refermer immédiatement la bouteille avec

l'aérateur. Ajouter un surplus d'eau sur le goulot de la bouteille pour assurer une meilleure

étanchéité.

−Lorsque l'absorbance atteint un maximum, noter la lecture. Enlever l'aérateur de la bouteille,

rincer l'aérateur et purger le système jusqu'à ce que la plume de l'enregistreur retourne à la

33

ligne de base. Une fois que le signal est revenu à la ligne de base, laisser stabiliser le système

avant de procéder à la prochaine bouteille.

calcul et expression des résultats :

Tracer une courbe d'étalonnage (courbe quadratique) à partir des mesures d'absorbance et des

concentrations des solutions étalons. Déterminer la teneur en mercure des échantillons à l'aide

de cette courbe.

Pour les liquides, les résultats sont exprimés en mg/l d’Hg dans l'échantillon selon l'équation

Suivante :

C = A ×F

Où

C : concentration de mercure dans l'échantillon (mg/l);

A : concentration de mercure dans la solution dosée (mg/l);

F : facteur de dilution de la solution dosée, si nécessaire.

2. Demande biochimique en l’oxygène (DBO) par méthode de

dilution :

Principe :

Les mesures sont réalisées à partir d'échantillons d'eau provenant d'une rivière ou d'un

effluent. Deux prélèvements sont nécessaires : le premier sert à la mesure de la concentration

initiale en O2, le second à la mesure de la concentration résiduaire en O2 au bout de 5 jours.

(La DBO5 est la différence entre ces 2 concentrations). Les mesures seront effectuées sur un

même volume et le second échantillon sera conservé 5 jours à l'obscurité et à 20°C.

Plus la différence estgrande (DBO5) plus le milieu est demandeur en oxygénéet donc mal

équilibre car les déches à transformer sont trop importants la demande biochimique en

oxygène après n jours exprimé en mg d’oxygéné par litre

DBOn=C0-Cn

Les échelles de valeur fréquemment rencontrées sont les suivantes :

Situation DBO5.d’O2 en mg/l

Eau naturelle pure et vive <1

Rivière légèrement polluée 1<c<3

34

Egout 100<c<400

Rejet station d’épuration 20<c<40

3. détermination de la demande chimique en oxygène(DCO) par

la méthode Ébullition à reflux :

Définition :

DCO : Demande Chimique en Oxygène : concentration en masse d’oxygène équivalente à la

quantité de dichromate consommée par les matières dissoutes et en suspension lorsqu’on

traite l’échantillon d’eau avec cet oxydant dans des conditions définies.

Principe :

Ébullition à reflux, en présence de sulfate de mercure (II), d’une prise d’essai en présence

d’une quantité connue de dichromate de potassium et d’un catalyseur à l’argent en milieu

fortement acidifié par l’acide sulfurique, pendant une période de temps donnée durant laquelle

une partie du dichromate est réduite par les matières oxydables présentes. Titrage de l’excès

de dichromate avec une solution titrée de sulfate de fer(II) et d’ammonium hexa hydraté (sel

de Mohr). Calcul de la DCO à partir de la quantité de dichromate réduite. La DCO est la

concentration, exprimée en milligramme par litre, d’oxygène équivalente à la quantité de

dichromate de potassium consommée par les matières dissoutes et en suspension.

La conservation de l’échantillon :

Si l’échantillon doit être conservé avant l’analyse, ajouter 2 ml d’acide sulfurique concentré

par litre d’échantillon et stocker à l’obscurité entre 2 et 8°C. Agiter les bouteilles utilisées

pour la conservation et s’assurer que leurs contenus sont bien homogénéisés avant de prélever

une prise d’essai pour l’analyse.

L’analyse doit s’effectuer dans les 5 jours.

Remarque : Avant toute utilisation, il est obligatoire de vérifier le bon état de l’appareillage

utilisé. La verrerie utilisée doit être d’une propreté absolue et doit être conservée à l’abri de la

poussière. Ceci est réservé uniquement pour l’emploi pour les essais DCO.

Réactifs utilisés :

Acide sulfurique concentré (d = 1,84 g/ml).

Dichromate de potassium.

Sulfate de fer (II) et d’ammonium hexa hydraté : (sel de Mohr), solution titrée

[(NH4)2Fe (SO4)2.6H2O] ≈ 0,12mol/l :

35

Acide sulfurique-sulfate d’argent.

Solution de sulfate de mercure

Solution d’indicateur à la ferroïne

Mode opératoire :

• Transvaser 10 ml de l’échantillon (E) pour l’analyse dans la fiole de l’appareil à reflux

• Ajouter 10 ml de solution de dichromate de potassium et quelques régulateurs d’ébullition

à la prise d’essai et homogénéiser soigneusement.

• Ajouter lentement et avec précaution 15 ml d’acide sulfurique-sulfate d’argent en agitant

prudemment le tube. Si le mélange vire immédiatement du jaune au vert clair, il faut

recommencer en diluant l’échantillon. S’il apparaît un précipité blanc, l’échantillon contient

beaucoup de chlorures et il faut recommencer l’échantillon en ajoutant avant la solution acide

sulfurique-sulfate d’argent , une quantité suffisante de sulfate de mercure jusqu'à disparition

du précipité (pas plus de 5ml).

• Placer le tube dans le bloc chauffant, relier le réfrigérant au tube et porter à 148°C (± 3°C)

pendant 110 min. (Si le mélange a viré au vert clair après l’étape de chauffage, il faudra

également recommencer et effectuer une dilution de l’échantillon).

• Laisser refroidir et laver la paroi interne du réfrigérant avec de l’eau désionisée en

recueillant les eaux de lavage dans le tube.

• Débrancher le réfrigérant du tube, compléter à environ 100 ml avec de l’eau désionisée et

refroidir à température ambiante.

• Titrer l’excès de dichromate avec la solution de sulfate de fer (II) et d’ammonium en

présence d’une ou deux gouttes de solution d’indicateur à la ferroïne

On donne les couples oxydant / réducteur : (Fe3+

aq /Fe2+

aq) ; Cr2O72-

aq/Cr3+

aq.

6 x{ Fe2+

aq→Fe3+

aq + e-

} : oxydation

Cr2O72-

aq+ 14H+

aq + 6 e-→ 2Cr

3+aq + 7H2O : réduction

Cr2O72-

aq+ 14H+aq+ 6Fe

2+aq → 6Fe

3+aq+ 2Cr

3+aq + 7H2O

À l'équivalence les quantités de matière d'ion fer(II) et d'ion dichromate sont en proportions

stœchiométriques :

n(Cr2O72-

) excès = C2 V2 / 6 ;

36

(Cr2O72-

)initial=C1V1;

n(Cr2O72-

) = n(Cr2O72-

) initial -n(Cr2O72-

) excès =C1 V1 -C2 V2 / 6

Calcul :

Écrire la demi-équation électronique correspondant à la réduction du dioxygène dissous O2aq

enH2O(l).

O2aq + 4e- + 4H

+aq ↔ 2H2O(l)

En utilisant la demi-équation électronique correspondant à la réduction de l'ion dichromate en

chrome(III),

en déduire une relation entre les quantités de dioxygène dissous n(O2) et le dichromate

consommé n(Cr2O72-

) capables d'oxyder les substances réductrices présentes dans l'eau

étudiée.

Cr2O72-

aq+14H+

aq+6e-↔2Cr

3+aq+7H2O

3/2O2aq+6e-+6H

+aq↔3H2O(l)

On a

3/2n(Cr2O72-

)= n(O2)

La demande chimique en oxygène ( DCO) est la concentration massique, exprimée en mg/L,

en dioxygène, équivalente à la quantité de dichromate de potassium consommée par les

matières oxydables de la solution.

[

]

V1 = le volume dichromate de potassium en ml

E = volume d’eau à analyser

C2.= concentration de sel de Mohr et V2 = volume d’équivalence en ml

M(O2)= la masse molaire de O2

Matières oxydables :

Les matières oxydables MO constituent un paramètre qui, sur la base la DBO5 et de la DCO

mesurées sur un échantillon ayant une décantation de 2 h se définit suit :

37

CONCLUSION

L’eau est analysée en utilisant plusieurs méthodes analytiques pour

déterminer les paramètres fondamentaux, les plus utilisés dans chaque analyse

de l'eau. on peut citer parmi ces paramètres de mesures physico-chimiques : la

température, le potentiel hydrogène pH, la turbidité, la conductivité électrique,

l’alcalinité, la turbidité, la dureté, les substances dissoutes dans l’eau comme les

sel et les gaz, les métaux lourds, la matière en suspension, la demande

biochimique en oxygène DBO, la demande chimique en oxygène DCO…

Certains paramètres doivent être mesurés sur le terrain et d’autres le sont au

laboratoire en respectant un mode de prélèvement adéquat respectif à chaque

mesure pour une meilleure étude et analyse. Vu leurs importances, les autres

paramètres microbiologiques, sont également pris en considération dans cette

étude. Un rappel de principes de prélèvements et d’analyses microbiologiques

de l’eau est passé aussi en revu.

Ces techniques utilisées sont-elles suffisantes pour analyser et protéger

cette grande fortune ?

Ces dernières ne sont pas seules pour analyser l’eau de façon générale,

mais on s’est limité aux plus utilisées pour qualifier la qualité des eaux. En

parallèle à ces techniques bien maitrisées et développées, une éducation des

humains s’impose, afin de mieux conserver et de ne pas polluer cette denrée

rare, parce que la qualité de l’eau nous concerne tous et notre vie en dépend.

38

Bibliographique : 1) http://www.aquaportail.com/definition-4976-oxygene-dissous.html

2) ISO 6060 :1989 – Qualité de l’eau – Détermination de la demande chimique en oxygène

NBN T 91-052 – Échantillonnage des eaux – Recommandations générales pour la

conservation et la manipulation des échantillons

3) Jean-Jacques DIDES Lycée Joffre MONTPELLIERhttp://pedagogie.ac-

toulouse.fr/svt/serveur/divers/joc/jodbo5.html

4) Norme NF EN ISO 7027 (mars 2007). Qualité de l’eau – détermination de

la turbidité (Indice de classement : T-90-033).

5) http://protec.pagesperso-

orange.fr/Methodes%20d%27analyse/Dosage%20du%20TH%20.htm

6)http://www.chimix.com/an10/concours10/tech05.html

7) users.skynet.be/meeki/Chimie/Chimie.html

8) jean Rodier Bernard legube, Nicole merlet et coll. l’analyse de l’eau 9éme édition