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Chap.1. Chimie de l’eau et les eaux usées I) Analyses physico-chimiques de l’ea

Chap.1. Chimie de l’eau et les eaux usées I) Analyses physico-chimiques de l’eau Introduction 1) L'eau est le principal constituant du corps humain. Eau : substance indispensable à la vie. Eau = vie pour les végétaux et les animaux Eau : - Alimente la sève des plantes : Il y’a sève brute et élaborée, les 2 sèves constituent le système circulatoire de la plante ; transportent les éléments nutritifs indispensables à leur croissance. - Elle irrigue chaque cellule : apporte des substances nutritives ; débarrasse des déchets et des toxines (via les urines) - Eau : principal constituant du corps humain :  La teneur totale dépend de plusieurs facteurs : corpulence, âge, sexe Chez l’homme : 45 l d’eau pour 70 kg Chez la femme : 30l d’eau pour 55 kg Jeune enfant : 14 l pour 20 kg  A l’intérieur de l’organisme : l’eau n’est pas répartie uniformément, sa concentration varie selon l’organe exemple : dent = 10% ; foie = 71,5%  Un être humain élimine sans cesse de l’eau. Analyse et gestion de l’environnement Chap.1. Chimie de l’eau et les eaux usées I) Analyses physico-chimiques de l’eau ; II) Analyse de l’eau pour le particulier et l’Industriel ; III) Analyse de l’eau destinée à la consommation humaine ; IV) Méthodes générales de dénombrement ; V) Dénombrement de micro-organismes témoignant d’une pollution fécale Chap.II. Chimie atmosphérique Chez les animaux : excrétion (urines) ; respiration (expiration) ; transpiration Chez les végétaux : transpiration Chez l’Homme : les quantités d’eau perdues varient en fonction de la chaleur extérieure et des activités physiques. Selon les statistiques ; les urines 52% ; transpiration et souffle 41%  La soif : ne pas attendre pour boire Si les entrées d’eau n’équilibrent pas les pertes, le cycle de l’eau dans notre corps est rompu. Une perte : 1% donne soif ; 10% conduit à des hallucinations ; 15% entraine la mort ; l’Homme ne peut vivre plus de 2 ou 3 jours sans apport d’eau. Pour remplacer ces pertes et éviter la déshydratation, il faut boire régulièrement. L’eau est formée de : sels minéraux et des oligo-éléments ; ils interviennent dans le métabolisme et le bon fonctionnement de notre corps, représente 7% du poids ; existent dans la nature sous forme de minéraux ou de cristaux. La perte de l’eau dans l’organisme conduit aussi à une perte d’une partie de ces sels minéraux et de ces oligo-éléments. Il faut donc récupérer par l’alimentation et la boisson. Eau : Son rôle dans l’organisme : - Calcium : constituant majeur de l’os, joue un rôle important dans la coagulation du sang, la contraction musculaire, le fonctionnement du muscle cardiaque - Phosphore : associé au calcium, indispensable à la constitution des tissus osseux, intervient également dans l’absorption et la transformation de certains nutriments. - Sodium : élément minéral le plus important des liquides du corps humain. Il participe : à l’équilibre du milieu intérieur. Rôle important dans la régulation de la pression artérielle. - Potassium : intervient dans l’activité musculaire en général. La carence en potassium peut entraîner des crampes, des effets nocifs sur le cœur. - Magnésium : impliqué dans de nombreux phénomènes biologiques au niveau de la cellule. Une carence entraine des faiblesses musculaires et des crises de tétanie - Fer : constituant des GR, source d’anémie, Excès de fer est dangereux pour le cœur. Eau du robinet : source non négligeable de sels minéraux Macroéléments : sodium, potassium, calcium, fer, Mg, Phosphore Oligoéléments : Iode, cuivre, fluor, chlore, zinc, cobalt, manganèse 2) Sources d’eau. Les eaux pures n’existent pas car elles contiennent toujours de nombreuses substances d’origine naturelle et l’activité humaine. Il y’a 4 sources principales d’eau brute a) Eau de pluie: L’eau atmosphérique précipite sous forme de pluie, contient surtout des gaz dissous, mais les sels dissous sont presque totalement absents. Donc, théoriquement eau de pluie = eau distillée b) Eau de mer Constitue la majeure partie des réserves d’eau du globe. Elle est caractérisée par sa forte salinité c) Eaux de surface Ce sont les eaux de surface des lacs et des cours d’eau qui sont alimentés par les eaux de pluie et souterraines résurgentes. L’origine des impuretés de cette eau est due à : la dissolution des matières minérales et organiques, la présence des virus, des algues, de l’érosion des roches. d) Les eaux souterraines - Sont plus stables, souvent de meilleure qualité, certains sont très riches en sels minéraux, elles renferment du fer. La quasi-totalité de l’eau douce = non gelée se trouve sous la surface terrestre et constitue les nappes phréatiques - De très bonne qualité, principalement extraite pour fournir de l’eau potable ou pour arroser les cultures dans les zones arides. - En conséquence, il est intéressant de connaitre sa composition chimique et son influence sur notre santé et l’environnement. 3) Qualité physico-chimique de l’eau. Informe sur : sa localisation, niveau de pollution, mesurant un ensemble de paramètres, sa qualité est appréciée en comparant les valeurs mesurées par rapport à celles de référence. a) Les paramètres de la Qualité physique. Matières en suspension Turbidité Transparence Température Conductivité Salinité b) Les paramètres de la Qualité chimique pH Sels minéraux Matière organique Oxygène dissout Nutriments : nitrite, nitrates, ammonium, phosphate, silice, pesticides. Les paramètres physico-chimiques de l’eau : permettent de détecter les sources de pollution et de mettre en place les mesures nécessaires pour rétroagir sur la gestion. 4) Caractères organoleptiques Les propriétés organoleptiques sont des caractéristiques physiques de la matière en général, telles qu’elles sont perçues par les sens, telle que : sa couleur, son odeur, son goût, sa texture Ces caractéristiques sont évaluées sans l’utilisation d’appareil de mesure. a) Couleur La coloration de l’eau est due : - Aux particules en suspension - Aux substances organiques dissoutes - Aux substances minérales dissoutes L’origine de la coloration : - Naturelle : exp : présence de plancton explique une coloration « jaune-vert » Présence de cristaux de calcite peut donner une coloration « bleuâtre » - Artificielle : déversement d’eaux usées, certains colorants pouvant être toxiques N.B : eau potable très colorée = rejetée par le consommateur b) Odeur Généralement, l’eau n’a pas d’odeur Si présence d’odeurs nauséabondes facilement détectables automatiquement, sont causées oar la présence de substances relativement volatiles. Ces substances peuvent être : - Inorganiques : le chlore, les hypochlorites, SO2, H2S - Organiques : les esters, les alcools, les dérivés aromatiques, des composés plus ou moins bien identifiés résultant de la décomposition de matières animales et végétales, la pollution Les odeurs d’origine artificielle peuvent être dues aux : eaux usées, de purin lessivé c) Goût - Défini comme étant la sensation que provoquent les substances présentes dans l’eu dont les tensions de vapeur et l’odeur sont négligeables. - Le test de goût sera effectué avec des échantillons d’eau inodore - Purement organoleptiques, extrêmement subjectif, car il existe aucun appareil pour le mesurer - Selon les physiologistes, il n’existe que 4 saveurs fondamentales d) texture II) Analyse de l’eau pour le particulier et l’industriel Introduction La majorité des méthodes d’analyse utilisées pour les eaux naturelles (et les eaux potables) sont également applicables aux eaux : résiduaires urbaines (usées), industrielles, autres origines Surtout le dosage :  Des cations et anions (surtout ceux à l’état de traces)  Des micropolluants organiques  Certains titres et potentiels : conductivité, pH  Les paramètres globaux : MES, turbidité, DCO, hydrocarbures  De nombreux micro-organismes  Cependant, certaines méthodes analytiques sont spécifiques aux eaux usées : DCO, septicité matières décantables, cyanures, huiles et graisses … L’application de méthodes de dosage, nécessitent fréquemment un pré-traitement de l’échantillon chargé en : matière en suspension, matière organique dissoute I) Prélèvements Il n’existe pas de technique de prélèvement standard, il faut réaliser des prélèvements représentatifs du rejet et du milieu récepteur Selon l’objectif, le prélèvement sera : manuel instantané, automatique en continu + Pour les éléments de trace (mercure), il faut tenir compte des risques de perte par : précipitation, adsorption ou évaporation. + Pour le contrôle du milieu récepteur : l’échantillonnage doit être pratiqué à une distance suffisante du point de rejet, en tenant compte de :  Caractéristiques de la dilution  Des débits respectifs  De la vitesse des courants  L’influence des digues  Barrages et obstacles divers (ponts, corps morts …) et éventuellement de celle de la navigation + Pour le rejet proprement dit : il est utile :  De préciser les traitements pratiqués sur les eaux usées  De noter les caractéristiques habituelles aspect, couleur, odeur…  De noter le caractère permanent ou intermittant du rejet  La composition des effluents peut varier dans la journée ou selon les raisons  L’échantillonnage doit être représentatif II) Principaux renseignements à fournir pour une analyse d’eaux usées 1) Demandeur : industriel, organisme, service de l’état 2) Causes motivant la demande d’analyse Autorisation de rejet Contrôle de rejet Problèmes dans un milieu récepteur (mortalité des poissons 3) Caractéristiques et aspect du milieu récepteur :  Usages milieu récepteur  Condition uploads/Management/ analyse-et-gestion-de-l-x27-environnement.pdf