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Dosage du dioxygène dissous, Méthode électrochimique à la sonde.

Mise à jour le 18/03/2010
Par coulais
Identifier la pollution d'un milieu par la mesure de la teneur en dioxygène dissous et du % de saturation.

Objectifs Informations Principe Liste matériel Protocole
Calcul du % de saturation en dioxygène Correction des mesures  

 

Objectifs : Identifier la pollution d'un milieu par la mesure de la teneur en dioxygène dissous et le % de saturation.

La pollution d'un milieu est classiquement caractérisée par la teneur en dioxygène dissous (d'autant plus faible que le milieu est pollué), la demande biologique en oxygène (DBO) et la demande chimique en oxygène (DCO).
Les rejets de matières fécales et urinaires (humains et animaux), de matières organiques (industries agroalimentaires) ou minérales réduites (autres industries) sont à l'origine des pollutions qui entraînent une réduction des teneurs en dioxygène dissous.
Parvenues dans les réseaux hydrographiques de surface, ces rejets sont oxydés biologiquement et chimiquement, oxydation qui réclame du dioxygène. Le prélèvement dans le stock de dioxygène dissous dans l'eau entraîne des difficultés au niveau de la respiration des êtres vivants aquatiques.

 

 Informations  Exemples de valeurs : pour la Loire, de sa source à son embouchure, les 866 analyses réalisées par les organismes professionnels de l'eau donnent sur 5 ans :
Concentration en O2 dissous :
Minimum : 0.8 mg/L en fin d'été température de l'air : 18.C
Maximum : 16.8 mg/L en été avec une température de l'air de 28°C ;
Moyenne : 10.73 mg/L
Valeurs les plus fréquentes : entre 8.5 et 13.5 mg/L, hiver ou été.

% de saturation en O2 :
Minimum : 8.7 % en fin d'été température de l'air : 18.C
Maximum : 200 % en été avec une température de l'air de 28°C ;
Moyenne : 102.3 %
Valeurs les plus fréquentes : entre 86 et 126 %.

 

Principe de la mesure Les deux électrodes du capteur en contact avec un électrolyte sont séparés du milieu a étuduer par une membrane sélective perméable au dioxygène.
Le dioxygène qui traverse la membrane réduit la cathode, des ions métalliques passent en solution à l'anode. Ces réactions d'oxydoréduction créent une tension entre les deux électrodes. Le courant produit est proportionnel à la pression partielle en dioxygène dans l'échantillon.


 

Correction des valeurs obtenues. Le courant produit est aussi proportionnel à la vitesse de passage du dioxygène à travers la membrane. La perméabilité des membranes varie beaucoup en fonction de la température, ce qui rend nécessaire une correction des mesures effectuées. Une correction est aussi nécessaire pour corriger les valeurs de pression et de salinité.

 

Liste du matériel nécessaire 

  •  Sonde oxymétrique autonome pour mesures sur le terrain.
  • Thermomètre s'il n'est pas présent sur la sonde oxymétrique.
  • Pour les mesures en laboratoire prévoir en plus :
    flacon étanche pour prélèvement,
     agitateur magnétique.

     

Protocole Travail préparatoire : étalonnage de l'oxymètre.

Se reporter à la fiche technique de l'appareil : point zéro, étalonnage de la sonde dans l'air ou dans une eau proche de la saturation.
Mesures

 

  sur le terrain : placer la sonde dans l'eau : si la vitesse du courant est insuffisante pour donner des valeurs stables, agiter le capteur. Saisir la valeur affichée par l'oxymètre et la température de l'eau.

  en laboratoire : mettre l'échantillon d'eau à étudier dans un flacon. Fermer hermétiquement.
Au laboratoire : mettre un turbulent, mettre la sonde. Agiter de telle manière que l'affichage soit constant. Saisir la valeur affichée par l'oxymètre et la température de l'eau.
Correction des valeurs pour la température
La plupart des sondes oxymétriques autonomes effectuent automatiquement la correction de température et de pression.
Pour les sondes qui ne corrigent pas, il faut calculer la valeur corrigée. Correction des valeurs pour la salinité Certaines sondes corrigent les données obtenues en fonction de la salinité. Se reporter à la notice technique de l'appareil.
Si la correction n'est pas prévue, il faut alors faire un traitement de la donnée fournie par le capteur. Il faut pour cela connaître la salinité de l'eau et sa température.
% de saturation en O2 Traitement
Le traitement est simple :  % saturation = Cr / Ct
Cr : concentration réelle de la concentration en dioxygène dissous exprimé en mg/L pour une pression P et une température T. Ct : concentration théorique de la concentration en dioxygène dissous exprimé en mg/L pour la même  pression et la même  température.

 

 Correction des données : température, salinité

  Corriger pour la température :
Corriger les valeurs mesurées à l'aide des données placées dans le tableau solubilité du dioxygène dans l'eau en fonction de la température et de la salinité.


Température en °C

Concentration en dioxygène dans une eau en équilibre avec l'atmosphère en mg/L.

Facteur correctif pour les eaux salines

0

14,6

0,0875

1

14,2

0,0843

2

13,8

0,0818

3

13,5

0,0789

4

13,1

0,076

5

12,8

0,0739

6

12,5

0,0714

7

12,1

0,0693

8

11,8

0,0671

9

11,6

0,065

10

11,3

0,0632

11

11,0

0,0614

12

10,8

0,0593

13

10,5

0,0582

14

10,3

0,0561

15

10,1

0,0545

16

9,9

0,0532

17

9,7

0,0514

18

9,5

0,05

19

9,3

0,0489

20

9,1

0,0475

21

8,9

0,0464

22

8,7

0,0453

23

8,6

0,0443

24

8,4

0,0432

25

8,3

0,0421

26

8,1

0,0407

27

8,0

0,0403

28

7,8

0,0389

29

7,7

0,0382

30

7,6

0,0371

 

Exemple de correction :

Température

Solubilité de l'O2 à cette température
(lue dans le tableau)

...d'étalonnage du capteur : 20°C

9.09 mg/L

...de l'échantillon d'eau : 15°C

 10.08 mg/L


Valeur lue sur l'appareil : 6 mg/L
Valeur réelle corrigée : 6 x 10.08 / 9.08 = 6.6 mg/L

  Corriger pour la salinité :

Traitement : La correction se fait grâce au facteur correctif présenté dans la troisième colonne du tableau ci-dessus. Ce facteur correctif doit être retranché pour chaque degré de salinité exprimé en g/kg de sels totaux dans l'eau. Cette correction est linéaire jusqu'à 35 g/L de sels totaux dans l'eau.
Exemple :

Température de l'eau en °C :

18

Concentration théorique
en dioxygène en mg/L

9.5

Salinité de l'eau  en g/L

30

Facteur correctif à 18°C

0.05

Valeur à retrancher : 0.05 x 30 = 1.5
Concentration théorique en O2 : 9.5 -1.5 = 8 mg/L

 

J.M.Coulais Lycée de la Venise Verte 79012 NIORT Cedex