Le document traite de la chimie de l'eau et des paramètres de pollution, en abordant la composition des eaux naturelles, les mesures physico-chimiques, et les principaux indicateurs de pollution tels que la demande biochimique en oxygène et le carbone organique total. Les sources de pollution, incluant les rejets urbains, industriels et agricoles, ainsi que les impacts des différentes substances sur la qualité de l'eau, sont également discutées. En conclusion, la pollution de l'eau est majoritairement causée par des activités humaines, obscurcissant ainsi son utilisation potable.

1. Chimie de l’eau et paramètres de pollution

2. PLAN
INTRODUCTION
1- CHIMIE DES EAUX NATURELLES
2- PARAMETRES GLOBAUX DE POLLUTION
DES EAUX NATURELLES
CONCLUSION

3. Chapitre I :
CHIMIE DES EAUX
NATURELLES

4. I.1: Composition minérale des eaux
I.1.1 structure de l’eau

5. - L’eau est un composé moléculaire dans lequel les
distances O - H sont égales à 0,96 Å, avec 8
électrons autour de l’ « O ».
- La forme « V » d’angle  = 104°5’.
- A l’état liquide, les molécules sont associées par
des liaisons hydrogènes
H O ……..H O ……..
H O ……..H O ……..
H H
Composé H2S H2Sc H2Te H2O
T (°C) ébullition -58 -42 -10 100

6. I.1.2 minéralisation des eaux
Une eau naturelle pure comme ne contenant ni
matière en suspension (M.E.S) ou colloïdes
Cations Masse
atomique
Anions Masse
atomique
Ca 2+
Mg 2+
Na+
K+
NH4
+
Fe 2+
40
24
23
39
18
56
HCO3
Cl-
SO4
2-
NO3
-
F-
PO4
3-
61
35,5
96
62
19
95
Les principaux ions présents :

7. I.2 Mesures physico-chimiques
T°C, PH, turbidité, couleur…..
I.2.1 Mesures chimiques
 mg/l
 Parties par millions (ppm).
 Équivalents ou milliéquivalents par litre (eq.l-1ou méq.l-1).
 Degré français (°F)
 1 mg/l = 1ppm = 1g/m3
 L’équivalent = masse moléculaire /valence, ou
masse atomique/valence
 1 méq/l = 1/1000 éq/l
 Degré français est égal à 1/5 de méq/l = 1/5000 éq/l.
dans le cas de CaCO3 , 1°F = 10mg/l.
 Degré allemand (°dH) correspond à 10mg/l de CaO.
1° dH =1,785°F
 Les américains s’expriment parfois en « ppm de Ca CO3 »
= 0,1°F.

8. Les américains s’expriment parfois en
« ppm de Ca CO3 » = 0,1°F.
ppm CaCO3
méq
°F
× 0,1
0,02 5
50
10
0,2
× ×
×
×
×

9. a-Titre alcalimétrique (TA) :
TA est défini par l’équation :
TA = [OH-] + [CO3
2-]
b-Titre alcalimétrique complet (TAC)
défini par l’équation :
TAC = [OH-] + [CO3
2-] + [H CO3
-]
c-Titre hydrotimétrique (TH)
dureté de l’eau, mesurée par
TH = TCa + TMg

10. d-Titre en sels d’acides forts (TSAF)
la somme des anions d’acides forts ( Cl- et
SO4
2- dans les eaux naturelles) ou les
anions ( NO3
- et F- dans les eaux polluées).
mesurée:
 en libérant les ac forts par passage de
l’eau sur une colonne chargée
d’échangeuses d’ions
 indirectement par addition des anions forts
quand ils sont connus et mesurables
individuellement

11. e- Teneur en chlorures (Cl-)
f- Teneur en sulfates (SO4
2-)
Mesurée par l’utilisation de la propriété des
sulfates de réagir avec les sels de baryum, pour
former un sulfate de baryum insoluble
mesurable soit par :
 Turbidimétrie
 Gravimétrie
Réalisé par la méthode volumétrique au nitrate
mercurique les échantillons turbides

12. g- Teneur en nitrates (NO3
-)
Mesurée par spectrophotométrique à la sulfanilamide
après réduction en nitrites comprises entre 0,01 et 1mg/l
en azote nitrique (N – NO3
-).
h - Teneur en nitrites (NO2
-)
Réalisée par mesure spectrophotométrique à la
sulfanilamide. Elle est applicable pour des
concentrations en nitrites (NO2
-) supérieures à 1 ug/l.

13. i- Titre en cations fortes (Na+, K+)
Correspond à la teneur en sodium (Na+) et en
potassium (K+), il est mesurable par spectrométrie
d’émission de flamme.
j-Teneur en silice (SiO2)
Dans les eaux superficielles, la silice est présente sous
forme d’acide silicique peu ionisé, H2SiO3 à des
concentrations de 5 à 30 mg/l suivant les sols, le
dosage peut être effectué par spectrophotométrie de
flamme ou par colorimétrie au molybdanate
d’ammonium.

14. k- l’oxygène dissous (O 2)
Déterminer immédiatement après le
prélèvement de l’échantillon .
OD < SO : eau déficitaire en O2
OD > SO : eau sursaturée en O2
l- Teneur en gaz carbonique (CO2)
Toujours donnée en corrélation avec la
température ainsi que le pH.

15. m- Bilans ioniques
• SiO4
2- = TSAF - Cl-
• TMg = TH – TCa
• Na+ = cations – TH
L’expression la plus simplifiée d’un bilan:
TAC + TSAF= TH + titre en alcalins

16. n- Exemples de bilans ioniques
N° TH TCA Na+K+ TAC Cl- SO4
2- ST Observations
1
2
3
4
5
6
7
8
5,5
22
29,5
37
52
62
7
270
2,5
19
19
-
-
42,5
-
-
2
1
2
3
3
44
4
1180
5,5
19
29
12
34
16
9
25,5
1
3
1
24
1
40
1
1340
1
1
1,5
4
20
50
1
85
7,5
23
31,5
40
55
106
11
1450
Eau douce
Minéralisation
Moyenne
Eaux dures
Eau saumâtre
Eau
géothermale
N.B: °F = 1/5 méq / l = 1/ 5000 éq/l

17. I.2.2 Impuretés eaux naturelles
a-Matières en suspension (MES)
Représentent des impuretés non dissoutes dans l’eau
b- Matières colloïdales
Les particules en suspension, de taille comprise
entre 0,1 et 1 à 2 microns
- Turbidité :
L’opalescence d’une eau due beaucoup plus aux
particules colloïdales en suspension et aux
matières organiques « dissoutes » qu’aux seules
MES
- Couleur :
due aux matières organiques dissoutes au fer ferrique
précipité à l’état d’hydroxyde colloïdal

18. C-Matières organiques dissoutes (M.O)
Elles représentent plusieurs familles de
composés:
- Les acides humiques.
- les acides carboxyliques .
- les hydrates de carbone.
caractérisés globalement par l’oxydabilité au
permanganate ou le carbone organique
total (COT).

19. I.2.3 Interprétation des principaux titres
a- Relation TH – TAC
• TH >TAC : eau à dureté permanente
dureté temporaire = TA
dureté permanente = TH - TAC
• TH = TAC (cas rare)
dureté temporaire = TH = TAC
dureté permanente = TH - TAC
• TH < TAC : eau bicarbonatée sodique
dureté temporaire = TH
dureté permanente = O
Bicarbonate de soude = TAC – TH.

20. I.2.4 Agressivité des eaux naturelles
a- Equilibre carbonique
CO2total
CO2 libre CO2 lié(TAC)
CO2
agressif
CO2
équilibrant
CO2
½ combiné HCO3
-
CO2
combiné CO3
2-

21. b- Indice d’agressivité
défini par :
Tca, TAC, PH ou CO2 libre ; température,
sels dissous.
Pour déterminer le caractère agressif ou
incrustant des eaux, en utilise un certain
nombre d’indices

22. Indice de langelier (IL) :
défini par : IL = pH – pHs
- IL < O : eau agressive
- IL = O : eau en équilibre (neutre)
- IL > O : eau incrustante (entartrant)
Indice de Ryznar
défini par: IR = 2 p HS – pH
- IR < 6 entartante
- IR > 7 corrosive.
- 6 < IR <7 l’eau est sensiblement à l’équilibre tarte-
corrosion
Le pH de saturation est donné par :
PHs = pCa + pTAC + C
Calculé à l’aide des abaques

23. I.2.5 Corrosivité des eaux naturelles
a-Principe de la corrosion
la destruction chimique ou électrochimique d’un métal
par le milieu ambiant
• A l’anode
M Mn+ + ne (9)
son potentiel d’électrode étant défini par la relation :
E = E° ( M n+ /M) + 0,06 /n log [M n+].
• A La cathode
H+ + e ½ H2 (10)
On définit un potentiel d’électrode E’ = -0,06 pH?
La réaction qui se passe dans la solution est bien
représentée par l’équation globale.
M + nH+ n/2 H2 + M n+ (11)

24. b- Application au fer
Le fer est thermodynamiques instable dans l’eau
Fe (métal) Fe 2+(solution) + 2e (dans le métal).
Le principe de la corrosion électrochimique
est illustré sur la figure suivante:
Fe 2+ Fe 2+ Fe 2+ Fe 2+ Fe 2+ 2H++ 2e H2 O2 +2H2O 4 OH-
e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- cathode cathode
anode
métal
Solution

25. 2 Fe + 3/2 O2 + 3H2O 2 Fe (OH)3 (14)
2H+ + 2e- H2 (15)
Dégagement d’O2
Passivation des oxydes protecteurs
Corrosion
Passivité dégagement d’H2
E(Volts)
pH
0
0,8 -
-
-0,4-
0 -
0,4-
0,6-
1,2
1,4
2 4 6 8 10 12 14
Diagramme de corrosion de fer d’après POURBAIX

26. I.2.6 Mesures physiques
a- contrôles organoleptiques
Aspect extérieur : par exemple : eau claire ou trouble,
coloration, substances ,non dissoutes, émission de
gaz, odeurs…
b- transparence et turbidité
présente qu’un caractère descriptif et indicatif et ne
fournit aucun renseignement sur la qualité et la
nature des substances présentes
c- Masse volumique
d20 = (G1 – GL) x 0,99823 / G2 - GL (g/ml)
G1 : poids du pycromètre rempli d’eau à analyser en g
G2 : poids du pycromètre rempli d’eau à distillée en g.
GL : poids du pycromètre rempli d’eau à vide et sec et
de son bouchon

27. Tableau 4 : Densité de l’eau pure à différentes températures
T°C Densité T°C Densité
5
7
9
10
12
0,999992
0,999929
0,999808
0,999727
0,999525
15
17
20
25
30
0,999126
0,998801
0,998230
0,997071
0,995673

28. d- Température et pH
- une élévation de le température s’accompagne
généralement d’une modification de la densité.
- pH des eaux naturelles est lié à la nature des
terrains traversés. varie entre 7,2 et 7,6.
e- Salinité
Paramètre d’évaluation de la potabilité des eaux
naturelles
f- Matières en suspension (MES) et matières
décantables.
les cours d’eau qui servent à évacuer les rejets
liquides et une partie de rejets solides des villes
connaissent une augmentation élevée des MES.

29. PARAMETRES GLOBAUX DE
POLLUTION DES EAUX NATURELLES

30. II.1 - Pollution de l’eau
contamination de celle ci par des corps
étrangers tels que des micro-
organismes, des produits chimiques,
des déchets industriels ou autres, ces
corps et substances dégradent la
qualité de l’eau et la rendent impropre
aux usages souhaités.
En conclusion les pollutions: urbaine,
industrielle et agricole représentent les
trois causes essentiels de la pollution
de l’eau

31. Parmi les paramètres généraux de pollution, il ya
la DBO, la DCO, et le COT
II.2.1 La demande biochimique en oxygène
(DBO5)
Elle est mesurée par la consommation
d’oxygène à 20°C à l’obscurité et pendant
cinq jours d’incubation ,d’un échantillon
préalablement ensemencé, temps qui
assure l’oxydation biologique d’une
fraction des M.O carbonées.

32. II.2.2 La demande chimique en
oxygène (DCO)
Mesurée par la consommation d’O2 d’une
solution de bichromate et potassium
(K2Cr2O7) (ou de permanganate de
potassium (KMnO4) à chaud est sous
reflux en 2 heures.

33. DCO mg O2/g
KMnO4 K2Cr2O7
• Glucose 600 990
• Amidon 120 990
• Lactose 390 920
• Acide Lactique 270 970

34. La détermination des matières oxydables (MO)
MO = DCO + 2DBO5 / 3
II.2.3 Le carbone organique total (COT)
Déterminé par oxydation thermique des
substances organiques, càd par
combustion à des T°C assez
élevées.

35. II.2.4 Autres Critère de pollution des eaux
a- Le phosphore total (PT)
La présence des produits phosphatés (Ca PO-4,
CaHPO4, Ca H2 PO4+,Ca3 (PO4)2……) en
concentration élevée dans les eaux naturelles a
deux origines principales :
• Le rejet des eaux usées domestiques et
industrielles des produits phosphatés
• Les engrais minéraux (N,P,K) ou phosphates
employés à forte dose en agriculture

36. b- L’Azote total Kjeldhal (NTK)
La présence des composés azotés
(NH 4
+,NO2
2-,NO3
-,….) en quantité assez élevée
c- les métaux lourds
Cr, Ag, Cd, Hg, Pb, etc…les sources de pollution
de ces métaux sont surtout industrielles
Ces métaux même en très faibles doses dans l’eau
provoquent des intoxications diverses (cancer,
mutation génétique…) pour les être vivants
Hommes, animaux, poissons…).