Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

UL-FSP 3 – L2 Santé & Environnement CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT Chapitre 2bParamè

UL-FSP 3 – L2 Santé & Environnement CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT Chapitre 2bParamètres chimiques utilisés pour la Paramètres chimiques utilisés pour la caractérisation des eaux naturelles caractérisation des eaux naturelles Pr Jalal HALWANI LesLescaractéristiques caractéristiquesphysico physico--chimiqueschimiques MatièresMatièresen ensuspension suspension(MES) (MES)et etturbidité turbidité• •Caractérisation Caractérisationet etpropriété propriétédes desMES MES• •Mesures Mesuresdes desMES MES MatièresMatièresen ensolution solution• •Les Lesgaz gazdissous, dissous,Les Lessels selsdissous dissous• •Micropollution Micropollutionorganique, organique,minérale minérale LesLesNormes Normesde dequalité qualité( (Grille Grillemulti multi--usagesusages)) (I) LES CARACTERISTIQUES PHYSICOCHIMIQUES: Paramètres facilement mesurables1 1--Température Température Facteur écologique important du milieu aquatique. Les organismes aquatiques ont un préférendum thermique. Exemple: Truite à 15 °C Gardon à 23 °C Mesure par thermosonde ( ou par thermomètre). - Influence sur la densité de l'eau (joue un rôle dans les phénomène de stratification des lacs et des mers -Thermocline) - Pollution thermique ou = Perturbation du milieu - Un facteur d'accroissement de la productivité biologique Limites de rejets:Pour les effluents urbains et industriels: Pour les effluents urbains et industriels: Interdiction des rejets de température à 30 °CLimites en AEP (Alimentation Eau Potable): Limites en AEP (Alimentation Eau Potable): 30 °C en ressource (eau brute non traitée) en distribution ( au robinet ) 2--pH pH Le pH caractérise l'acidité du milieu: Mesure électrochimique par une électrode de pH (ou par indicateur coloré, papier pH) pH = - log [H+] pH = - log aH+ pH mesuré par une électrode de verre ordinaire 0 2 4 6 8 10 12 14 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 - lg [H3O+] pH mesuré 0,01 mol.L -1 0,1 mol.L -1 1 mol.L -1 2 mol.L -1 Solutions d’hydroxyde de sodium Acide chlorhydrique 1 mol.L -1 0,1 mol.L -1 0,01 mol.L -1 à l ’équilibre, [H+].[OH-] = Ke = 10-14 à pH neutre, [H+] = [OH-] = 10-7 soit pH = - log [H+] = 7 à pH acide, [H+]>10-7>[OH-] soit pH < 7 à pH basique, [H+]<10-7<[OH-] soit pH > 7 Les eaux naturelles sont généralement tamponnées à un pH entre 7 à 8 avec quelques cas extrêmes: pH 5 à 6 pour les zones granitiques, tourbières pH 8 à 9 dans les zone calme, bras morts En mer, le pH est fixe entre 8,2 à 8,3 Influence sur la forme des produits chimiques Exemple: Gaz carbonique dans l’eau. plusieurs formes en équilibre: CO2 + H2O HCO3 - + H+ équilibre 1, K1 = 10-6,4 HCO3 - CO3 2- + H+ équilibre 2, K2 = 10-10,3 Pour pH = pK1 = 6,4 [CO2] = [HCO3 -] Pour pH = pK2 = 10,3 [HCO3 -] = [CO3 --] domaine de prédominance des espèces: pH 6,4 10,3 CO2 HCO3 - CO3 2- Le pH peut avoir une incidence directe sur la toxicité des produits. Exemple H2S pH 7 13 H2S HS- S2- Limites: en rejets ( urbains ou industriels): pH entre 5,5 et 8,5. en A.E.P.: pH de l’eau distribuée entre 6,5 et 9 L'équilibre acido-basique 7 0 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 ACIDE ALCALIN Cola Eau distillée Acide de batterie Jus de citron Vinaigre Pluie normale Sang (7,35 à 7,45) Bicarbonate de soude Ammoniac Eau de Javel Échelle de pH Les pluies acides sont produites par la combustion de non-métaux. SO2 NOx La combustion du soufre S + O2 ==> SO2 SO2 + 1/2O2 ==> SO3 SO3 + H2O ==> H2SO4 3--Conductivité Conductivité Représente la quantité de sels minéraux contenus dans l’eau: Anions: HCO3 -, SO4 2-, Cl-,.... Cations: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, ... La minéralisation est estimée à partir de la mesure de la conductivité Conductivité spécifique en mS.cm-1 Cations Calcium 2,60 Magnésium 3,82 Sodium 2,13 Potassium 1,84 Anions Carbonate 2,82 Hydrogénocarbonate 0,715 Sulfate 1,54 Chlorure 2,14 Nitrate 1,15 R L 1  l La conductivité est une caractéristique électrique de l’eau = aptitude à laisser passer un courant, suivant la loi d’Ohm: U(volts) = R x I(ampères) avec R= résistance en ohm () La conductance (-1) La résistivité (.cm) Conductivité (-1.cm-1, Siemens.cm-1 )   1    C R l S S On peut estimer la minéralisation totale [C] suivant la formule: [C] (mg/l) = 0,7 x C 20° (µS.cm-1) pour des conductivités < 100 µS.cm-1 La minéralisation totale peut être quantifiée par pesée du résidu sec calciné à 525 °C. En eau de surface ( ~ 2 g/l) la conductivité est généralement < 1500 µS.cm-1. Une augmentation excessiveaugmentation excessive de la conductivité de l ’eau entraîne: - une limite à l’utilisation de l’eau comme source de production d’eau potable norme en distribution: 1,5 g/l de résidu sec ( problème de saveur et de désordres digestifs). - une perturbation du milieu aquatique par une influence sur la pression osmotique Les eaux souterraines ont une composition ionique variable (la géologie du terrain traversé); on parle de type d’eau: bicarbonaté calcique, HCO3 - Ca2+ chloruré sodique, Cl- Na+ sulfaté magnésien, SO4 2- Mg2+ Dans le milieu marin, la minéralisation est de type chloruré sodique. On parle de salinité, en g/l ou PSU (Pratical Salinity Unit) La salinité varie suivant les mers et avec la profondeur - moyenne Océan ~ 35 PSU - mer Caspienne ~ 14 PSU - mer Morte ~ 300 PSU Les milieux saumâtres (étangs littoraux, estuaires) sont caractérisés par une salinité naturellement variable. 4--La coloration La coloration La coloration est un paramètre essentiel de la pollution esthétique. Origine: - Naturelle: par les substances humiques fortement colorées. - Eutrophisation: prolifération d’algues ou de bactéries qui colore l’eau en vert ou en rouge. - Chimique: colorants (tanneries, teintureries), phénols et dérivés, pigments chlorophylliens (industrie agro- alimentaire). Méthode de mesure: La colorimétrie: comparaison (après centrifugation) avec une gamme de solution étalon de Pt/Co les résultats sont exprimés en mg/l de Pt. Limites: - En AEP: 200 mg/l Pt en ressource 15 mg/l Pt en distribution. -En rejets urbains: l’effluent ne doit pas provoquer une coloration visible dans le milieu récepteur - En rejets industriels: la modification de la couleur du milieu récepteur < 100 mg/l Pt. • une caractéristique fondamentale des milieux aquatiques • c’est un très bon indicateur de l’activité microbiologique.5 5--Le potentiel redox Le potentiel redox Le potentiel redox caractérise l’équilibre des formes réduites et oxydées des composés chimiques Exemple: le fer peut se présenter sous différentes formes. 4 FeO (oxyde ferreux) + O2 2 Fe2O3 (oxyde ferrique) Soit: Fe2+ (fer ferreux) Fe3+ (fer ferrique) + e- forme réduite forme oxydé L’oxydoréduction est liée à un transfert d’électrons (d’ou un courant électrique) Le potentiel redox E (en volt) est défini par l’équation de NERNST: E = EoFe3+/Fe2+ + 0,06 log([Fe3+]/[Fe2+]) Cas générale: E = EoOx/Red + 0.06/n log ([Ox]/[Red]) Eo: le potentiel normal (en Volt) n: nombre d ’électrons echangés domaine de prédominance des espèces: E (volt) Fe2+ Fe3+ Eo Fe3+/Fe2+ On peut comparer les éléments suivants leur potentiel normal d’oxydo-réduction; dans l’eau à 25 °C: E (volt) Li+/Li F-/F2 -3,05 +2,87 H+/H 2 0 Oxydants Réducteurs La mesure du potentiel Redox Electrode indicatrice (Pt) / Electrode de référence Entre les deux électrodes se crée une force électromotrice (ddp) mesurée par un millivoltmètre L’électrode de référence de base est l’électrode normale à hydrogène dont le potentiel est par convention nul. 1/2 H2 H+ + e- Eo H2/H+ = 0 mV (sous PH2 = 1 atm et [H+] = 1) Pour en tenir compte du pH, on utilise un autre paramètre le rH (Reduction potential) qui combine pH et potentiel redox, rH = Eh(volt)/0,3 + 2 . pH La mesure du potentiel redox permet : - de caractériser le milieu - de suivre les évolutions de certaines substances - de suivre l’activité microbienne La turbidité est inversement proportionnelle à la transparence de l’eau (teneur en fines particules maintenues en suspension) Origine: - Effet du ruissellement dans le bassin versant - Arrachement par frottement et érosion des berges (périodes de crue) - Rejets des activités humaines (urbains, industriels)II) La Turbidité et les matières en suspensions II) La Turbidité et les matières en suspensions Nature des matières en suspensions: Grande diversités: par la nature et par la dimension Matières minérales: quartz, argiles, limons, des sels minéraux insolubles Matières organiques: vivantes (micro-organismes, algues, bactéries...) inertes (produits de dégradation animaux ou végétaux). Conséquences de la turbidité: • Réduction de la transparence de l ’eau • Ralentissement de la photosynthèse des végétaux • Forte demande d’oxygène pour la dégradation (MO) • Perturbation de la vie aquatique, en gênant la respiration des organismes. • Colmatage des fonds influence sur les transferts hydriques Propriétés des matières en suspensions: • Elles sont soumises aux lois de la pesanteur, propriété de sédimenter • Elles sont le siège des phénomènes d’adsorption et d’échange d’ions • La fixation de particules vivantes (les bactéries, les virus,...) • Variation de la concentration en surface et la spéciation des métaux. Mesure de la Turbidité: Méthode de terrain Basée sur l ’observation visuelle d ’un objet: - Disque de Secchi: blanc de 20 cm de diamètre - Fil de platine: filament de 1 mm de diamètre et 25 mm de long En Laboratoire: - uploads/Industriel/ cours-chimie-environnement-chap-2b.pdf