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Les analyses physico-
chimiques des eaux
naturelles
University of Bechar
faculty of sciences and technology
department of sciences
SNV
Réalisé par :
- Dahou Ali
- Hasnaoui touhami
Groupe N° : 01
Responsable du module:
Mme. Sabeur.
Plan du travail
• Introduction
• Les analyses physico-chimiques des eaux
• Conclusion
PH Conductivité Turbidité
et couleur
Alcalinité Dureté
Matière en
suspension
(MES)
Oxygène
dissous (OD)
DBOn DCO COT
Substances
eutrophisantes
Introduction
La qualité physico-chimique de l’eau informe sur la localisation et l'évaluation d’un
niveau de pollution, en fonction d’un ensemble de paramètre. Basée sur des valeurs de
référence, elle s’apprécie à l’aide de plusieurs paramètres :
Qualité physique
matière en
suspension,
turbidité,
transparence,
température,
conductivité et
salinité
Qualité chimique
pH, sels minéraux,
matière organique
(DBO, COD),
oxygène dissous,
nutriments,
pesticides, etc.
Ces paramètres permettent d’acquérir des connaissances de base, de développer
une surveillance pour détecter des perturbations et de mettre en place un suivi
pour rétroagir sur la gestion.
Les analyses physico-chimiques des eaux
1.PH : unité pH à la température de mesure
• Par définition, le pH est une mesure de l’activité des ions H+ contenus dans une
solution : pH= -log(H+)
• Le pH d’une eau naturelle peut varier de 4 à 10 en fonction de la nature acide ou
basique des terrains traversés.
• Plusieurs méthode sont possible pour mesurer le pH d'une solution :
1. La méthode potentiométrique : mesure de la différence de potentiel entre une
électrode de verre et une électrode de référence.
2. Les papiers indicateurs de pH, dont la couleur varie en fonction du pH
3. Les bandelettes-tests, basées sur le même principe que les papiers indicateurs
très acide
0 7 14
Neutre très alcalin
2.La conductivité
• La conductivité électrique est l’image de la minéralisation globale d’une solution
aqueuse. Elle dépend de la quantité de sels en solution ; en effet, en se
dissolvant, les sels se dissocient en paires d’ions (anions et cations) qui
autorisent le passage du courant électrique. Plus la solution est minéralisée, plus
il y a d’ions en solution et plus la conductivité électrique sera élevée.
• La conductivité est mesurée à l’aide d’utilisation d’un conductimètre,
3.Turbidité : unité NTU
• La turbidité est la réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de
matières non dissoutes. La mesure de la turbidité est très utile pour le contrôle d'un
traitement mais ne donne pas d'indications sur les particules en suspension qui
l'occasionne mais indique leur teneur.
• La mesure se fait par un turbidimètre : par comparaison de la lumière diffusée et de
la lumière transmise dans l'échantillon d'eau et par une gamme étalon .
turbidimètre
4.Alcalinité
• L'alcalinité d'une eau est sa capacité à résister aux attaques acides et elle est
donc liée à son contenu en substances à caractère basique (ou "alcalin").
• lorsque on parle sur l’alcalinité, on parle de deux paramètres le TA et le TAC.
Protocole :
• L'alcalinité d'un échantillon est déterminée par un titrage avec une solution
d'acide nitrique.
{CO3^2- + H+ -> HCO3-}
{HCO3- + H+ -> H2CO3}
Détermination du T.A :
• C’est le volume d’acide exprimé en ml à 0.02 mol.L-1 en ions H3O+ nécessaire
pour doser 100 ml d’eau. Cette analyse se fait en présence
de phénolphtaléine qui vire de l’incolore au rose-fuchsia à un pH de
8,2. Le T.A. s’exprime en degrés français(°f) : 1 °f = 3,4 mg/l d'ion hydroxyde HO–
ou 6,0 mg/l d'ion carbonate CO3
2–.
Détermination TAC:
• La titre alcalimétrique complet correspond au volume d'acide nécessaire pour
neutraliser les ions bicarbonates HCO3
- en complément des ions carbonates
CO3
2- contenus dans 100 ml d'échantillon :
TAC = [HO-] + [CO3
2-] + [HCO3
-] Le TAC s'exprime en degrés français (°f) .
1 °f = 3,4 mg/l HO-
1 °f = 6,0 mg/l CO3
2-
1 °f = 12,2 mg/l HCO3
-
5. Dureté : unité °F (degré français)
• La dureté de l'eau correspond à la teneur en calcium (Ca) et en magnésium (Mg).
On parle de dureté totale d'une eau ou de titre hydrométrique (TH).
• Ces déterminations sont basées sur la neutralisation d'un volume d'eau par un
acide minéral dilué (EDTA):
𝑻𝑯 = 𝑽 (𝒎𝒍) 𝒙 𝟒 °𝑭
• Le titre hydrotimétrique des eaux naturelles augmente souvent avec l'éloignement
de la source, l'eau se chargeant en sels minéraux. L'eau souterraine est
généralement plus dure que l'eau de surface
TH (°f) 0 à 7 7 à 15 15 à 30 30 à 40 + 40
Eau très douce douce plutôt dure dure très dure
Plage de valeurs du titre hydrotimétrique :
plutôt
dure
6.Les matières en suspension
• Les matières en suspension comprennent toutes les matières minérales ou organiques
qui ne se solubilisent pas dans l’eau. Elles incluent les argiles, les sables, les limons, les
matières organiques et minérales de faible dimension, le plancton et autres micro-
organismes de l’eau.
Protocole
1. les matières en suspension sont mesurées soit par le principe de la
spectrophotométrie (la méthode de la gamme d’étalonnage).
2. comme on peut les mesurer par la méthode de filtration.
7. Oxygène dissous (OD) : unité Mg O2/l
• Les concentrations en oxygène dissous constituent l’un des plus importants
paramètres de qualité des eaux pour la vie aquatique.
• 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒔𝒐𝒖𝒔 =
𝑽𝟏
×𝒕 ×𝟖𝟎𝟎𝟎
𝑽𝟎
• Les espèces de poissons sensibles peuvent être perturbées par une teneur en
oxygène inférieure à 4 mg/l.
une valeur
inférieure à 1
mg d’O2/l
indique un état
proche de
l’anaérobie
1 à 2 mg
d’O2/l indique
une rivière
fortement
polluée
4 à 6 mg
d’O2/l
caractérise
une eau de
bonne qualité
teneurs
supérieures à
la teneur
naturelle en
oxygène :
eutrophisation
8.Demande Biochimique en oxygène : unité : mg/l
d'O2
• Demande Biochimique en Oxygène (DBO) Critère de pollution organique basé
sur la quantité d'oxygène consommée à 20°C et à l'obscurité pendant un temps
de référence pour assurer l'oxydation des matières organiques présentes dans
l'eau par voie biologique.
9.Demande chimique en oxygène : unité mg/l dO2
• DCO correspond à la quantité d’oxygène nécessaire pour la dégradation par voie
chimique, effectuée à l’aide d’un oxydant puissant, des composés organiques
présents dans l’eau. Elle permet de mesurer la teneur en matières organiques
totales (exceptés quelques composés qui ne sont pas dégradés), y compris
celles qui ne sont pas dégradables par les bactéries. Il s’agit donc d’un paramètre
important permettant de caractériser la pollution globale d’une eau par des
composés organiques.
10.Carbone organique total (COT) : unité mg/l C
• Le COT c'est la quantité de carbone contenue dans l'eau, dans les matières
organiques dissoutes ou en suspension dans l'eau.
Spectromètre infrarouge
11.Substances eutrophisantes
• Des éléments tels que l’azote (N) et le phosphore (P) constituent des éléments
nutritifs indispensables aux végétaux.
L’azote :
• Les eaux naturelles non polluées contiennent généralement peu de nitrates. Les
nitrates présents dans l’eau peuvent provenir de sources soit indirectes soit directes.
• La transformation d’azote organique s’effectue sous l’action des bactéries nitrifiantes
par le processus de ‘‘Nitrification’’. Ce processus très sensibles à la présence de
matières toxiques (métaux, pesticides).
• Des concentrations élevées en nitrites témoignent souvent de la présence de
matières toxiques. On considère que la situation est très critique à partir d’une
concentration de plus de 3 mg NO2-/l
Phosphore :
• Le phosphore est un élément nutritif qui peut être dissous ou associé à des
particules. Le phosphore total comprend l’orthophosphate, les phosphates
combinés (pyrophosphates, métaphosphates et autres polyphosphates) et le
phosphore lié à la matière organique.
• La présence excessive du phosphore dans les eaux naturelles vient
principalement de l'utilisation des détergents. En général, le phosphore n'est pas
toxique pour l'homme, les animaux et les poissons, mais c'est surtout pour
ralentir la prolifération des algues en milieu aquatique que la concentration du
phosphore doit être limitée.
• L’eutrophisation peut déjà se manifester à des concentrations relativement
basses en phosphates (50 µg P/l).
Paramètres Réactifs Couleur
produite
Longueur
d’onde
Valeur normale
NH4
Réactif Nessler
+
KOH, NaOH
Brun-Orange 420 nm 0,2 mg/l N
NO3
Acide
sulfosalicylique Jaune 415 nm 10 mg/l N
NO2
Sel de
+
Sulfanilamide
Rose 450 nm 1 mg/l N
PO42- molybdate
d'ammonium
Blue 660 nm 1 mg/l P
Les différents molécules d’azote et de phosphore à doser
12.Chlorure
• L'élément chlore est présent dans l'eau sous forme d'ion chlorure. Dans la croûte
terrestre il se présente sous forme de sels (chlorure de sodium).
protocole : (selon la méthode de mohr)
Les chlorures sont dosés en milieu neutre par solution titrée de nitrate d'argent en
présence de chromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l'apparition
de la teinte rouge caractéristique du chromate d'argent.
𝑇𝑒𝑛𝑒𝑢𝑟 𝑒𝑛 𝐶𝑙− = 𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 ∗ 𝑁 𝐴𝑔𝑁𝑂3 ∗ 1000 ∗ 𝑀𝐶 / 𝑉′ (𝑝𝑟𝑖𝑠𝑒 𝑑′𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖) 𝑙
Conclusion
• Les analyses physico-chimiques ont une grande importance de point de vue
évaluation de la qualité des eaux naturelles afin d’éliminer tout les dangers qui
peuvent induire une mauvaise vie aquatique au niveau des rivières ,des lacs….
• Ca permet aussi d’éviter des maladies dues à la consommation des poissons qui
se trouvent dans des eaux de surface polluées.
• Aussi ces analyses ont une importance majeure dans l’évaluation de la qualité
des eaux naturelles consommables par les êtres humains comme les eaux de
sources et les eaux sous-terraines
Merci

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  • 1. Les analyses physico- chimiques des eaux naturelles University of Bechar faculty of sciences and technology department of sciences SNV Réalisé par : - Dahou Ali - Hasnaoui touhami Groupe N° : 01 Responsable du module: Mme. Sabeur.
  • 2. Plan du travail • Introduction • Les analyses physico-chimiques des eaux • Conclusion PH Conductivité Turbidité et couleur Alcalinité Dureté Matière en suspension (MES) Oxygène dissous (OD) DBOn DCO COT Substances eutrophisantes
  • 3. Introduction La qualité physico-chimique de l’eau informe sur la localisation et l'évaluation d’un niveau de pollution, en fonction d’un ensemble de paramètre. Basée sur des valeurs de référence, elle s’apprécie à l’aide de plusieurs paramètres : Qualité physique matière en suspension, turbidité, transparence, température, conductivité et salinité Qualité chimique pH, sels minéraux, matière organique (DBO, COD), oxygène dissous, nutriments, pesticides, etc. Ces paramètres permettent d’acquérir des connaissances de base, de développer une surveillance pour détecter des perturbations et de mettre en place un suivi pour rétroagir sur la gestion.
  • 4. Les analyses physico-chimiques des eaux 1.PH : unité pH à la température de mesure • Par définition, le pH est une mesure de l’activité des ions H+ contenus dans une solution : pH= -log(H+) • Le pH d’une eau naturelle peut varier de 4 à 10 en fonction de la nature acide ou basique des terrains traversés. • Plusieurs méthode sont possible pour mesurer le pH d'une solution : 1. La méthode potentiométrique : mesure de la différence de potentiel entre une électrode de verre et une électrode de référence. 2. Les papiers indicateurs de pH, dont la couleur varie en fonction du pH 3. Les bandelettes-tests, basées sur le même principe que les papiers indicateurs très acide 0 7 14 Neutre très alcalin
  • 5. 2.La conductivité • La conductivité électrique est l’image de la minéralisation globale d’une solution aqueuse. Elle dépend de la quantité de sels en solution ; en effet, en se dissolvant, les sels se dissocient en paires d’ions (anions et cations) qui autorisent le passage du courant électrique. Plus la solution est minéralisée, plus il y a d’ions en solution et plus la conductivité électrique sera élevée. • La conductivité est mesurée à l’aide d’utilisation d’un conductimètre,
  • 6. 3.Turbidité : unité NTU • La turbidité est la réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de matières non dissoutes. La mesure de la turbidité est très utile pour le contrôle d'un traitement mais ne donne pas d'indications sur les particules en suspension qui l'occasionne mais indique leur teneur. • La mesure se fait par un turbidimètre : par comparaison de la lumière diffusée et de la lumière transmise dans l'échantillon d'eau et par une gamme étalon . turbidimètre
  • 7. 4.Alcalinité • L'alcalinité d'une eau est sa capacité à résister aux attaques acides et elle est donc liée à son contenu en substances à caractère basique (ou "alcalin"). • lorsque on parle sur l’alcalinité, on parle de deux paramètres le TA et le TAC. Protocole : • L'alcalinité d'un échantillon est déterminée par un titrage avec une solution d'acide nitrique. {CO3^2- + H+ -> HCO3-} {HCO3- + H+ -> H2CO3}
  • 8. Détermination du T.A : • C’est le volume d’acide exprimé en ml à 0.02 mol.L-1 en ions H3O+ nécessaire pour doser 100 ml d’eau. Cette analyse se fait en présence de phénolphtaléine qui vire de l’incolore au rose-fuchsia à un pH de 8,2. Le T.A. s’exprime en degrés français(°f) : 1 °f = 3,4 mg/l d'ion hydroxyde HO– ou 6,0 mg/l d'ion carbonate CO3 2–. Détermination TAC: • La titre alcalimétrique complet correspond au volume d'acide nécessaire pour neutraliser les ions bicarbonates HCO3 - en complément des ions carbonates CO3 2- contenus dans 100 ml d'échantillon : TAC = [HO-] + [CO3 2-] + [HCO3 -] Le TAC s'exprime en degrés français (°f) . 1 °f = 3,4 mg/l HO- 1 °f = 6,0 mg/l CO3 2- 1 °f = 12,2 mg/l HCO3 -
  • 9.
  • 10. 5. Dureté : unité °F (degré français) • La dureté de l'eau correspond à la teneur en calcium (Ca) et en magnésium (Mg). On parle de dureté totale d'une eau ou de titre hydrométrique (TH). • Ces déterminations sont basées sur la neutralisation d'un volume d'eau par un acide minéral dilué (EDTA): 𝑻𝑯 = 𝑽 (𝒎𝒍) 𝒙 𝟒 °𝑭 • Le titre hydrotimétrique des eaux naturelles augmente souvent avec l'éloignement de la source, l'eau se chargeant en sels minéraux. L'eau souterraine est généralement plus dure que l'eau de surface TH (°f) 0 à 7 7 à 15 15 à 30 30 à 40 + 40 Eau très douce douce plutôt dure dure très dure Plage de valeurs du titre hydrotimétrique : plutôt dure
  • 11. 6.Les matières en suspension • Les matières en suspension comprennent toutes les matières minérales ou organiques qui ne se solubilisent pas dans l’eau. Elles incluent les argiles, les sables, les limons, les matières organiques et minérales de faible dimension, le plancton et autres micro- organismes de l’eau. Protocole 1. les matières en suspension sont mesurées soit par le principe de la spectrophotométrie (la méthode de la gamme d’étalonnage). 2. comme on peut les mesurer par la méthode de filtration.
  • 12. 7. Oxygène dissous (OD) : unité Mg O2/l • Les concentrations en oxygène dissous constituent l’un des plus importants paramètres de qualité des eaux pour la vie aquatique. • 𝑶𝟐 𝒅𝒊𝒔𝒔𝒐𝒖𝒔 = 𝑽𝟏 ×𝒕 ×𝟖𝟎𝟎𝟎 𝑽𝟎 • Les espèces de poissons sensibles peuvent être perturbées par une teneur en oxygène inférieure à 4 mg/l. une valeur inférieure à 1 mg d’O2/l indique un état proche de l’anaérobie 1 à 2 mg d’O2/l indique une rivière fortement polluée 4 à 6 mg d’O2/l caractérise une eau de bonne qualité teneurs supérieures à la teneur naturelle en oxygène : eutrophisation
  • 13. 8.Demande Biochimique en oxygène : unité : mg/l d'O2 • Demande Biochimique en Oxygène (DBO) Critère de pollution organique basé sur la quantité d'oxygène consommée à 20°C et à l'obscurité pendant un temps de référence pour assurer l'oxydation des matières organiques présentes dans l'eau par voie biologique.
  • 14. 9.Demande chimique en oxygène : unité mg/l dO2 • DCO correspond à la quantité d’oxygène nécessaire pour la dégradation par voie chimique, effectuée à l’aide d’un oxydant puissant, des composés organiques présents dans l’eau. Elle permet de mesurer la teneur en matières organiques totales (exceptés quelques composés qui ne sont pas dégradés), y compris celles qui ne sont pas dégradables par les bactéries. Il s’agit donc d’un paramètre important permettant de caractériser la pollution globale d’une eau par des composés organiques.
  • 15. 10.Carbone organique total (COT) : unité mg/l C • Le COT c'est la quantité de carbone contenue dans l'eau, dans les matières organiques dissoutes ou en suspension dans l'eau. Spectromètre infrarouge
  • 16. 11.Substances eutrophisantes • Des éléments tels que l’azote (N) et le phosphore (P) constituent des éléments nutritifs indispensables aux végétaux. L’azote : • Les eaux naturelles non polluées contiennent généralement peu de nitrates. Les nitrates présents dans l’eau peuvent provenir de sources soit indirectes soit directes. • La transformation d’azote organique s’effectue sous l’action des bactéries nitrifiantes par le processus de ‘‘Nitrification’’. Ce processus très sensibles à la présence de matières toxiques (métaux, pesticides). • Des concentrations élevées en nitrites témoignent souvent de la présence de matières toxiques. On considère que la situation est très critique à partir d’une concentration de plus de 3 mg NO2-/l
  • 17. Phosphore : • Le phosphore est un élément nutritif qui peut être dissous ou associé à des particules. Le phosphore total comprend l’orthophosphate, les phosphates combinés (pyrophosphates, métaphosphates et autres polyphosphates) et le phosphore lié à la matière organique. • La présence excessive du phosphore dans les eaux naturelles vient principalement de l'utilisation des détergents. En général, le phosphore n'est pas toxique pour l'homme, les animaux et les poissons, mais c'est surtout pour ralentir la prolifération des algues en milieu aquatique que la concentration du phosphore doit être limitée. • L’eutrophisation peut déjà se manifester à des concentrations relativement basses en phosphates (50 µg P/l).
  • 18. Paramètres Réactifs Couleur produite Longueur d’onde Valeur normale NH4 Réactif Nessler + KOH, NaOH Brun-Orange 420 nm 0,2 mg/l N NO3 Acide sulfosalicylique Jaune 415 nm 10 mg/l N NO2 Sel de + Sulfanilamide Rose 450 nm 1 mg/l N PO42- molybdate d'ammonium Blue 660 nm 1 mg/l P Les différents molécules d’azote et de phosphore à doser
  • 19. 12.Chlorure • L'élément chlore est présent dans l'eau sous forme d'ion chlorure. Dans la croûte terrestre il se présente sous forme de sels (chlorure de sodium). protocole : (selon la méthode de mohr) Les chlorures sont dosés en milieu neutre par solution titrée de nitrate d'argent en présence de chromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l'apparition de la teinte rouge caractéristique du chromate d'argent. 𝑇𝑒𝑛𝑒𝑢𝑟 𝑒𝑛 𝐶𝑙− = 𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 ∗ 𝑁 𝐴𝑔𝑁𝑂3 ∗ 1000 ∗ 𝑀𝐶 / 𝑉′ (𝑝𝑟𝑖𝑠𝑒 𝑑′𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖) 𝑙
  • 20. Conclusion • Les analyses physico-chimiques ont une grande importance de point de vue évaluation de la qualité des eaux naturelles afin d’éliminer tout les dangers qui peuvent induire une mauvaise vie aquatique au niveau des rivières ,des lacs…. • Ca permet aussi d’éviter des maladies dues à la consommation des poissons qui se trouvent dans des eaux de surface polluées. • Aussi ces analyses ont une importance majeure dans l’évaluation de la qualité des eaux naturelles consommables par les êtres humains comme les eaux de sources et les eaux sous-terraines
  • 21. Merci

Notes de l'éditeur

  1. L’échelle des pH s’étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcalin) ; la valeur médiane 7 correspond à une solution neutre à 25°C. Des pH faibles (eaux acides) augmentent notamment le risque de présence de métaux sous une forme ionique plus toxique. Des pH élevés augmentent les concentrations d’ammoniac, toxique pour les poissons
  2. FTU (Nephelometric Turbidity Unit) : la capacité de diffusion de la lumière par le milieu. Plus l'eau est trouble, plus l'indice est élevé. Pt-Co (Platine-Cobalt) : est une échelle de comparaison visuelle de la couleur des liquides , L'échelle va de 0 (eau distillée) à 500 (jaune clair)
  3. Dans 50 ml d’eau on ajoute 6 à 8 gouttes d’indicateur NET (Noir Ériochrome T) : si la solution est bleue : TH = 0 . L'eau est adoucie ou non-dure. si la solution est violette : doser le mélange par l'EDTA N/25. Ajouter jusqu'au virage du violet au bleu : TH = V (ml) x 4 °F Un degré français est défini comme 10 mg de carbonate de calcium par litre d’eau
  4. Pour mesurer l’oxygène dissous , on ajoute dans une quantité quantité connue d’eau à testé l’hydroxyde de manganèse qui absorbe tous l’oxygène présent dans l’eau , et forme l’hydroxyde manganique , par l’action de l’acide chlorhydrique libéré l’iode et l’iodure de potassium , puis on fait un titrage par le thiosulfate jusqu’à la décoloration totale de l’eau , et les résultats sont exprimé selon la formule suivante -Cet état se produit lorsque les processus d’oxydation des déchets minéraux, de la matière organique et des nutriments consomment plus d’oxygène que celui disponible. -mais de manière réversible -indiquent une eutrophisation du milieu se traduisant par une activité photosynthétique intense.
  5. La matière oxydable contenue dans un échantillon est oxydée par chauffage en milieu fortement acide avec une quantité connue de bichromate de potassium dans une éprouvette fermée. Ce qui provoque un changement de couleur dont l'absorbance est proportionnelle à la quantité de bichromate de potassium réduit et elle est équivalente à la quantité d'oxygène.