Cours-Chimie-Eaux_Pr. El Gharmali PDF

PE: VALDEC (Technologies des traitements et valorisation des déchets liquides et solides et DESS (Sciences et techniques du dessalement des eaux) Module : Microbiologie et Chimie des Eaux (CE) CE: «Techniques d’analyses et caractérisation physico...

PE: VALDEC (Technologies des traitements et valorisation des déchets liquides et solides et DESS (Sciences et techniques du dessalement des eaux) Module : Microbiologie et Chimie des Eaux (CE) CE: «Techniques d’analyses et caractérisation physicochimique d’eau (écosystème aquatique)» Mon intervention dans ce module s’articulera autour : D’un enseignement théorique sous forme des séances de cours et de TD : ✓ Cours +TD: Caractérisation physicochimique des eaux (diagnostic écologique, inventaire de pollution) ✓ TD: Exercices avec des exemples de calcules de concentrations et teneurs de certains composés chimiques dans l’eau. D’un enseignement pratique (TP): illustration du cours et TD par des analyses et dosages de certains composés chimiques : ✓ Dosage de l’Alcalinité de l’eau (mesure du carbonate et bicarbonate) ✓ Dosage des nitrites 1  Caractérisation physicochimique des eaux (diagnostic écologique, inventaire de pollution) I- Introduction générale Environnement, Eau = Elément vital pour toutes sortes de vie sur terre Eau (physiologique) = Elément indispensable : ✓ Biologique (vie aquatique, eau potable = nutrition, lavage, …etc) ✓ Industriel (toutes les industries) Développement technologique et socio-économique de la civilisation humaine ont entrainé : ✓ Pollution anthropique du milieu aquatique (comment ?) ✓ M aq = exutoire des déchets humains (littorale, rivière, …etc), ainsi : + Dysfonctionnement de la vie aq + Altérer sa qualité (= non adéquat à l’utilisation humaine) + Entrainer des maladies (2 millions pr3 - 15 Ammonium mgNH4/l ≤0,1 0,1-0,5 0,5-2 2-8 >8 16 Baryum mg/l ≤0,1 0,1-0,7 0,7-1 >1 - 17 Phosphates (PO4- -) mg/l ≤0,2 0,2-0,5 0,5-1 1-5 >5 18 P total (Pt) mg/l ≤0,1 0,1-0,3 0,3-0,5 0,5-3 >3 19 Fe total (Fe) mg/l ≤0,5 0,5-1 1-2 2-5 >5 20 Cuivre (Cu) mg/l ≤0,02 0,02-0,05 0,05-1 >1 - 21 Zinc (Zn) mg/l 5 - 22 Manganèse (Mn) mg/l ≤0,1 0,1-0,5 0,5-1 >1 - 23 Fluorure (F-) mg/l ≤0,7 0,7-1 1-1,7 >1, 7 - 24 Hydrocarbures mg/l ≤0,05 0,05-0,2 0,2-1 >1 - 25 Phénols mg/l ≤0,001 0,001- 0,005-0,01 >0,01 - 0,005 26 Détérgents mg/l ≤0,2 ≤0,2 0,2-0,5 0,5-5 >5 anioniques 25  Substances Toxiques 27 Arsenic (As) ug/l ≤10 ≤10 10-50 >50 - 28 Cadmium (Cd) ug/l ≤3 ≤3 3-5 >5 - 29 Cyanures (CN-) ug/l ≤10 ≤10 10-50 >50 - 30 Chrome total (Cr) ug/l ≤50 ≤50 ≤50 >50 - 31 Plomb (Pb) ug/l ≤10 ≤10 10-50 >50 - 32 Mercure (Hg) ug/l ≤1 ≤1 1 - 33 Nickel (Ni) ug/l ≤20 ≤20 20-50 >50 - 34 Selenium (Se) ug/l ≤10 ≤10 ≤10 >10 - 35 Pesticides par subst ug/l ≤0,1 ≤0,1 ≤0,1 >0,1 - 36 Pesticides totaux ug/l ≤0,5 ≤0,5 ≤0,5 >0,5 _ 37 H.P.A. totaux ug/l ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 >0,2 - Bactériologiques 38 Coliformes fécaux /100ml ≤20 20-2000 2000-20.000 >20,000 - 39 Coliformes totaux /100ml ≤50 50-5000 5000-50.000 >50,000 - 40 Streptoco. Fécaux /100ml ≤20 20-1000 1000-10.000 >10.000 - Biologique 41 Chlorophylle a ug/l 110 26 Rq : HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques), origines pyrolytiques, diagénétiques et pétrogéniques B.3- Grille simplifiée : Pour les endroits qui ne subissent pas l'influence de sources de pollutions, la grille simplifiée de qualité des eaux de surface peut être utilisée (voir tableaux des grilles ci-dessous. Eau de rivière Qualité O2 DBO5 DCO NH4+ Pt CF dissous mg O2/l mg O2/l mg NH4-/l mg P/l par 100ml mg/l Excellente >7 20.000 Très mauvaise 25 >80 >8 >3 - Eau de lac Qualité O2 dissous Pt PO43- NO3- Chl a mg/l mg P/l mg PO43-/l mg/l µg/l Excellente >7 1000 µS/cm  minéralisation élevée 41 III.7.5- Eléments minéraux (Evaluation globale) : A- Résidus secs (RS) : Résidus secs (RS) (= TDS; sels dissous totaux càd minéralisation à partir CE) : Définition : Teneur en sels dissous totaux (Na+, Ca++, Mg++, Cl-, SO42-, …...) (en mg ou g) recueillis après évaporation d’1 litre d’eau. Dosage : Gravimétrie; technique pour la détermination de la masse du solide précipité. Cas du RS; application d’une Gravimétrie par évaporation : Protocole expérimental (= NM à partir de Rodier; 2016) : ✓ Filtration (élimination des MES) ✓ passage étuve pendant 4 heures à 105 ou 110°C (ONEP) ✓ pesée par balance de précision NB: RS > 500 mg/l : eau moyennement minéralisée à riches; RS < 500 mg/l : eau faiblement à très faiblement minéralisée 42 B- Titre alcalimétrique (TA) et titre alcalimétrique complet (TAC) : Définition : L'alcalinité d'une eau = capacité à neutraliser un acide; elle correspond principalement à la - 2- - présence des ions bicarbonate (HCO 3), carbonate (CO 3) et hydroxyde (OH ). - Le TA; connaitre la quantité : ✓ Carbonates CO32- (= alcalins caustiques) - ✓ Hydroxydes (OH ) (= alcalins libres) - Le TAC; connaitre la quantité : 2- - - (CO 3) + (OH ) + bicarbonates (HCO 3) (= Hydrogénocarbonates) Origine : roches carbonées, autres minéraux, CO2 atm, MO, … Importance : ✓ Effet tampon (stabilisant) du pH par HCO3- (si TAC faible forte variation de pH) ✓ Relation avec la Dureté : sels de Ca++ et Mg++ (CaCO3, Ca(HCO3)2…..) ✓ TAC Influence la minéralisation et la conductivité, par conséquent : (+ [sels]  + la corrosion est ). ✓ TAC influence le caractère Agressif ou Entartrant (= incrustant) (f (pH, CE, T°C, TH)) NB: TAC est largement contrôlé concernant l’industrie de l’eau et sa distribution. 43 Comment savoir est ce qu’une eau est agressive ou incrustante ? ❖ En général : Dans la nature, le Contexte géologique influence la minéralisation de l’eau et donc son pouvoir agressif ou incrustant : Dans les Massifs granitiques et sableux (peux solubles)  eau peu minéralisée, mais riche en CO2 dissous ( eau agressive); ✓ Agressive; Fort pouvoir de dissolution des matériaux (et conduites) Dans les Massifs carbonatés (calcaire) propice à la dissolution  eau riche en sels, fortement minéralisée ( eau incrustante); ✓ incrustante; Forte tendance à la formation de dépôt (et sur les conduites) ❖ Explication chimique par l’Equilibre calco-carbonique : Le caractère Agressif et Incrustant est régi par l’équilibre calco-carbonique sous forme de Dissolution/précipitation du calcaire illustrée par l’équation bilan suivante : CO2 + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2 ceci signifie : Le bicarbonate de Ca Ca(HCO3)2 présente la particularité de n’existé qu’à l’état dissous; s’il précipite, c’est à l’état de carbonate de Ca (CaCO3), et sa présence (Ca(HCO3)2 ) dans l’eau ne peut être maintenue que s’il est équilibré par du CO2 libre. NB : Cet éql (= éql acido-basique) est maintenue par la [CO2] libre, elle-même influant sur le pH d’eau. Réponse C/C : Eau (Agr / Incr) = F ([CO2] libre) (càd la [CO2] est : en éql, en excès ou en carence. 44 ❖ Interprétation; 3 cas possibles : Le pH à l’éql entre H2O/CaCO3 est le pH de saturation càd pH-éql = pHS; Le pH0 est le pH initial au temps zéro du mélange (T = 0) 1èr cas : pH0 = pHS et CEs = CE0  eau inerte ou équilibrée   CO2 équilibrant 2ème cas : pH0 < pHS et CE0 < CES  CEs   eau agressive (attaque du CaCO3) le pH a augmenté  il y a alcalinisation  consommation des CO2  CaCO3(solide) + 2H2O + CO2 (acide)  H2O + Ca(HCO3)2(solution)  Augmentation de alc et conduc   CO2 excédentaire agressif 3ème cas : pH0 > pHS et CE0 > CES  CEs   eau incrustante (dépôt de calcaire) le pH a diminué  acidification  production de CO2 c-à-d d’un acide  Ca(HCO3)2 (solution) + H2O  CO2 + 2H2O + CaCO3(solide) (CO2 semi-combiné) (CO2 libre) (CO2 combiné)  Diminution de alc et conduc  déficience du CO2 équilibrant 45 ❖ Dosage du TA et TAC (NM à partir de Rodier, 2016) : ❑ Méthode volumétrique (= acidimétrique) : Neutralisation d’un V d’ H2O par un acide dilué à N connue ( Ex : (HCl, H2SO4, …0,02 N)) en présence d’un indicateur coloré : Phénol phtaléine (zone de virage pH 8,3)  TA (rose // incolore) Méthylorange (= hélianthine) ou bromocrésol (zone de virage pH 4,5; 4.3)  TAC (avec bromo : bleu // jaune) (avec Hélianthine : rouge // jaune) ❑ Méthode potentiométrique (MP) : Indique le suivi du dosage (= neutralisation) d’un V d’H2O avec un Acide à N connue À l’aide de pH mètre Montage potentiométrique (www. Annabac.com) 46 ❑ Expression de la méthode potentiométrique (MP) : ✓ Tracer la courbe pH = f (V) (V = volume de la solution titrante (Slt. acide)) ✓ Ce titrage est une réaction acido-basique quantitative, ✓ L’évolution du pH de ce titrage est suivie pour repérer l’équivalence. Courbe de titrage = titration = neutralisation pH = pK2 = 10,3 = demi équivalence 1er Pt d’équivalence = TA pH = pK1 = 6,3 2ème Pt d’équivalence = TAC Titrant HCl (ml) (CO2) (HCO-3) (CO2-3) V = TA V’ = TAC pk2 = 10,3 pH pk1 (CO2 / HCO-3) = 6,4 pk1 = 6,4 pk2 (HCO-3 / CO2-3) = 10,3 Domaine de prédominance de différents ions en fonction du pH du milieu Rq : pH = pK2 : [HCO3-] = [CO32-] pH = pK1 : [CO2] = [HCO3-] 47 ❑ Calcul du point d’équivalence de la MP : Faisable par PP-millimétrique Faisable par logiciel numérique (Excel) 48 ❑ Expression de la méthode volumétrique (= acidobasique) : Neutralisation d’un V H2O par un acide dont la normalité est précisée (HCL 0,02 N) en présence d’un indicateur coloré : TA; Phénol phtaléine (= virage à pH 8,3 du rose // incolore)  pt d’éql E1 à Vol d’ac Ve pH Titrage pH = f(vol acide) NA (précisée), VA (recherché par l’éql) Pt d’équivalence E1 NB (à calculer), VB (V H2O, précisé) Pt d’équivalence E2 Ve Vol acide (ml) Calcule de NB par l’équation de neutralisation : NA. VA = NB. VB pH > 8,3 pH < 8,3 avec NA; VA = Véql ; VB = Véch et NB = TA  TA (éq/l) = Ve X NA/Véch ; 49  TAC : Le vert de bromocrésol; virage à pH 4,5 bleu / jaune  pt d’éql E2 à Vol V’e  TAC (éq/l) = V’e X NA/Véch pH Titrage pH = f (vol acide) pH < 4,5 pH > 4,5 Pt d’équivalence E2 ❑ EXPRESSION DES RESULTATS : Vol acide (ml) en éq/l ; méq/l ; mg/l CaCO3 ; mg/l HCO3- ; °F V’e Relation : 1 éq/l = 50 g/l de CaCO3; 1méq/l CaCO3 = 5°F; 1°F = 1/5 méq/l = 0,2 méq/l; 1°F = 10 mg/l de CaCO3. 50 Tableau : Détermination des différentes ions (carbone minéral, OH-) qui constitue l’alcalinité : Espèces Valeurs comparées des titres alcalimétriques. TA=0 TA< ½ TAC TA = ½ TAC TA> ½ TAC TA=TAC OH- 0 0 0 2.TA-TAC TAC CO32- 0 2.TA TAC 2.(TAC-TA) 0 HCO3- TAC TAC-2.TA 0 0 0 Exemple : Dans une eau, le dosage du TAC et du TA donne les valeurs suivantes: - TAC = 80ºF  ½ TAC = 40°F - TA = 35ºF.  on est alors dans la colonne TA < ½ TAC; On peut estimer selon le tableau ci-dessus la teneur des ions : [OH-] = 0 ; [CO32-] = 2TA = 70ºF ; [HCO3-]= TAC-2TA = 10ºF 51 C- Dureté ou titre hydrotimétrique (TH) : ❖ Définition : La somme des teneurs des (cations métalliques alcalino- terreux) (= Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). (= généralement Ca et Mg). ❖ Types de dureté : ▪ dureté totale ou TH = teneurs des ions Ca++ et Mg++ ▪ dureté calcique = teneurs des sels de Ca++ ▪ Dureté magnésienne : Concentration en Mg++ ▪ dureté permanente (non carbonaté) = liée aux sulfates et chlorures ▪ dureté carbonaté (temporaire) = teneurs en bicarbonates et carbonates de Ca++ et Mg++. La dureté carbonatée = dureté totale – dureté permanente ❖ Classification et teneur : Valeur de TH = f (nature terrains traversée) : - terrains calcaire dolomitique et gypseux : valeur élevée (1g/l CaCO3) - terrains cristallins métamorphique : valeurs faibles 52 ❖ Qualité dure ou douce : En f (valeur du TH et selon les pays), on distingue des échelles dont les limites diffèrent légèrement, Plage de valeurs du titre hydrotimétrique (TH) : TH (°f) 0à7 7 à 15 15 à 25 25 à 42 > 42 Qualité de Très douce Douce Moyennement dure Dure Très dure l’Eau On observe que : - les eaux « douces » sont presque toujours « agressives » et « corrosives », - les eaux « dures » (ou calcaires) ne le sont que rarement. ❖ Dosage du TH : ❑ Titrimétrie par complexation à l’EDTA ❑ Spectrophotomètre à flamme Rq : dolomie roche : CaMg (CO3 )2; gypse CaSO₄ · 2 H₂O. Rq : par rapport à une eau « calcaire » (équilibrée), une eau « douce » (agressive) contribue (+/- importante) à la corrosion des parties métalliques du réseau (conduites, soudures, équipements). De ce fait, elle est susceptible de contenir des métaux toxiques ou indésirables comme le plomb, le cuivre, le cadmium, …. 53 ❑ Titrimétrie par complexation : ❖ Dureté totale TH (NM à partir de Rodier (2016)) : Dosage par l'EDTA (sel disodique) à pH = 10 (éviter la précipitation de Mg++) (= D. volumétrique) Indicateur : Noir ériochrome T (NET), spécifique au Mg++; Équivalence : virage du rouge (NET-Mg) // au bleu (NET. libre). ❖ Dureté calcique (NM à partir de Rodier (2016)) : Dosage par l’EDTA à pH > 12 (précipitation (Mg(OH)2) et son élimination par filtration Indicateurs (spécifiques au Ca++) soit : ✓ indicateur de Patton et Reeder ou Calcone : Éqvl : virage du rouge // au bleu (Ind. libre). ✓ Indicateur murexide : Eqvl : virage du rose // au violacée 54 ❖ Dureté permanente (DP) ou non carbonatée (NM à partir de Rodier (2016)) : Dureté à déterminer après précipitation des carbonates La DP persiste après ébullition de l’eau (= sulfates et chlorures de Ca et Mg). Dosage (= titration volumétrique) : ❑ Même protocole que dureté totale (TH), précédé du traitement suivant : ✓ ébullition prolongée  deux phénomènes : ▪ élimination de CO2 (provenant de HCO3) ▪ précipitation CaCO3 et MgCO3, ✓ élimination du précipité par filtration ❑ Indicateur : NET ❖ Dureté magnésienne (DMg) (NM à partir de Rodier (2016)) : Détermination de la Concentration (= teneur) en ions Mg. Dosage (= titration volumétrique) : ❑ Même protocole que dureté totale (TH), utilisant l'EDTA à pH = 10, avec : ✓ précipitation du Ca++ ssf d'oxalate de calcium (CaC2O4) ✓ élimination du précipité par filtration, ❑ Indicateur : le NET. 55 III.7.6- Eléments minéraux (évaluation spécifique) : A- Evaluation de la teneur en ions chlorures (Cl-) : ❖ Définition : Les chlorures correspondent aux sels de chlorures solubles dans l’eau principalement : NaCl, KCI et CaCI2. ❖ Origine des Cl- : ✓ Roches des terrains salifère et des sols sédimentaires (ion très mobile) ✓ Roches silicatées et autres minéraux. ❖ Dosage des Cl- : La teneur en Cl- peut être déterminée par 3 méthodes argentimétriques; Càd qui utilisent le plus sauvent l’ion argentique Ag+. 1- Méthode gravimétrique (NM à partir de Rodier (2016)) : Détermination de la masse de Cl- après réaction de précipitation suivante : Cl- + (Ag+ NO3- ) → AgCl(s) + NO3- Nitrate d’argent Chlorure d’argent En solution précipité Récupération du précipité AgCl(s) après : filtration PP = 0,45 µm et séchage à 105°C. puis la masse de Cl- ⇒ déduite de la masse de AgCl et exprimée (mg/l) f (Véch). 56 2- Méthode volumétrique (= titrimétrique) / méthode de Mohr (NM à partir de Rodier (2016)) : Basée sur l’utilisation d’une solution titrante d’Ag+ (ion argentique) Puis dosage de Cl- (milieu neutre, stabilité en K2CrO4) emportés par l’ion Ag+ : Cl- + AgNO3 (titrant) → AgCl(s) + KNO3 Indicateur : K2CrO4 = chromate de K+ (jaune au rouge) K2CrO4 + 2 AgNO3 → Ag2CrO4 (teinte rougeâtre) + 2 KNO3 3- Méthode potentiométrique (NM à partir de Rodier (2016)) : Dosage d’un V d’H2O par la solution titrante (AgNO3; N= connue), en suivant la DDP de ce titrage sous forme de la courbe E = f (V’ titrant AgNO3). Le point d’équivalence est déterminé par suivi du E entre : ✓ électrode de mesure Ag/Ag+ sensible à Ag+ ✓ électrode de référence (= calomel) : E0 constant Avec E = E0 + RT/nF*ln [Ag+] ✓ Calcule du pt d’eqvl par méthodes : des tangentes ou de la courbe dérivée. 57 B- Evaluation de la teneur en nitrites (NO2-) : ❖ Origine : Nitrification autotrophe (= processus naturel) par des bactéries aérobies qui transforme la M Org (d’N Org: NH4+, …) selon les réactions suivantes (2 étapes) : NH4+ + 3/2O2  NO2- + 2H+ + 2H2O; (1) : Nitritation (= Nitrosation) / Nitrosomonas spp Ion Nitrites Ammonium NO2- + 1/2O2  NO3- (2) : Nitratation / Nitrobacter spp Nitrates ❖ Importance : Dans l’eau : Forme fugace (= transitoire), teneur généralement faible; Toxicité : NO3- / NO2- (réduction ds l’estomac) La méthémoglobinémie (= cyanose) NB : La méthémoglobinémie est la destruction, par oxydation, de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges du sang conduisant à l’impossibilité de fixer l’O2. ❖ Dosage des nitrites par méthode à sulfanilamide : Méthode utilisant la Spectrophotomètre d’absorption moléculaire (= Colorimétrie) Spectrophotométrie : utilise le processus d’interaction entre Matière // REM (= Rayonnements électromagnétiques) NB : Cette méthode est décrite dans la NM (NM 03.7.013) (1990). 58 ❑ Nature physique de la lumière : dualité onde-corpuscule : Le rayonnement électromagnétique (REM) est un type d’énergie qui se propage ds l’espace ssf : ✓ D’ondes (= rayonnement électromagnétique) ou ✓ De particules (= rayonnement corpusculaire (= photons)) Le spectre électromagnétique (REM) englobe toute une gamme d’énergie, depuis l’énergie très faible (ex: ondes radio), jusqu’à l’énergie très haute (ex: rayons gamma). Il y’a 7 formes naturelles de REM : R gamma, RX, RUV, LV, RIR, µondes et ondes radio. La lumière visible (LV) est un REM qui peut être décrit de : ✓ Manière corpusculaire comme la propagation des photons ou ✓ Manière ondulatoire comme la propagation d’une onde électromagnétique NB: les REM sont caractérisés par la dualité onde / corpuscule 59 Composition du spectre électromagnétique (REM) (www.cem-vivant.com)  LV ( = L. Blanche) est un ensemble de λ (300 à 700 nm). Chaque λ (= une couleur). LV est polychromatique composé d’un ensemble de L. (faisceau) monochromatique. NB : LV est l’unique type des REM visible à l’œil nu. ❑ Interaction lumière (= photons) // matière : Utilisation du processus d’absorption de la lumière par la matière (par quel mécanisme ?) Rappelant que la matière est un composé de molécules constituées d’atomes. Physiquement; un Atome éclairé  passage de l'état fondamental à un état excité (des e- de valence sautent sur des orbitales non occupées d'énergie plus élevée (voir schéma ci-dessous)) État excité : absorption E (saut quantique, passage à orbite vide); Retour Etat fond : émission E (photon). ❑ Intérêt de l’absorption (ou émission) de la lumière : Sur le plan qualitatif : caractérisation de la matière (structure)  Spectre d’absorption spécifique (voir graphique) Sur le plan quantitatif  application au dosage : par rapport à λ = correspond au max d’absorption : suivi de l’absorbance DO = f(conc) 60 par application de la loi de BEER LAMBERT. ❑ Exploitation de la Loi de BEER-LAMBERT : qd un faisceau lumineux monochromatique de λ traverse une solution colorée, il y a Absorption d’une fraction de la lumière incidente qui est f(conc et ℓ) (ℓ = trajet ou épaisseur de la solution, cuve). I = Io. exp (- .ℓ.c) ou I/Io = exp (- .ℓ.c); Avec: I0 = intensité initiale (incidente) ; I = intensité transmise (émergente); ℓ = trajet optique; C = concentration;  = coefficient d'extinction. Transformation en log plus inversion du rapport (I/Io) on a : log (Io/I) = DO = . ℓ. C = K. C = c’est l’absorbance. la linéarité entre DO et C (y = ax ± b (fct affine)). a et b déterminés par étalonnage. ❑ Détermination de la courbe d’étalonnage : Celle-ci est déterminée (= tracée) par la préparation d’une série de solution de conc connue en Nitrites dont on mesure la DO. Ainsi on obtient l’équation de la DO = F (C) (par PP mll ou Excel) : ✓ Pour en déduire la conc en NO2- des échs inconnus; 61 ✓ Cette conc peut être retirer directement de la courbe d’étalonnage. ❑ Application et principe du dosage NO2- : Le dosage étant Colorimétrique par diazotation (réaction de Griess); 2 étapes (= principe) : 1- Diazotation : Sulfanilamide (Amine I aromatique) + NO2- (en milieu acide) → ion de diazonium NH2-SO2- NO2- ion diazoïque 2- Copulation (= condensation) avec une autre amine aromatique : Ion de diazonium + amine aromatique (N-(1-Naphtyl)éthylènediamine (NED)) → cplexe azoïque rose. Cplxe azoïque rose Spectre d’absorption (DO) d’un composé azoïque Mesure : DO à 537nm pour le dosage de NO2- ❑ Réglementation marocaine : 62 (NM 03.07.001) établit comme teneur maximale admissible 0,5 mg/L. C- Evaluation de la teneur en nitrates (NO3-) : ❖ Origine (voir nitrites) : ✓ Naturel par oxydation de la M Org ✓ Anthropique : engrais org ou/et chim azotés, Eaux usées, boues, …etc. ❖ Importance : voir nitrites ❖ Dosage des nitrates (NM à partir de Rodier, 2016) : Méthode utilisant la Spectrophotomètre d’absorption moléculaire (= Colorimétrie) Dosage du complexe paranitrosalicylate de sodium (solt. Jaune; λ = 415 nm) résultant du mélange de salicylate de sodium et des ions NO3- ❖ Détermination des teneurs : Comme les nitrites par courbe d’étalonnage. ❖ Réglementation marocaine : (NM 03.07.001) établit comme teneur maximale admissible 50 mg/L. 63 C- Evaluation de la teneur en sulfates (SO42-) : ❖ Origine : ❑ Naturel : ✓ Retombés atmosphériques (après oxydation de sulfure d’hydrogène (H2S)) ✓ Dissolution des minéraux sulfurés (soufre) des roches géologiques ✓ Dissolution des minéraux contenant des sulfates : la baryte (BaSO4); l’épsomite ✓ (MgSO4. 7H20) et le gypse (CaSO4. 2H20), …etc ❑ Anthropique : Engrais chimiques, produits phytosanitaires, Eaux usées, boues, …etc. ❖ Importance : Les sulfates sont moins toxiques. A forte dose donne un goût amer à l’eau. La dose létale est de 45g ssf K2SO4 ❖ Dosage (selon NM à partir de Rodier, 2016) : Méthode utilisant la Spectrophotomètre d’absorption moléculaire (= Colorimétrie) Les ions sulfates sont précipités en milieu chlorhydrique à l’état de sulfate de baryum. Ce dernier est stabilisé à l’aide d’une solution du tween 20. La solution résultante est mesurée par colorimétrie à λ = 650 nm ❖ Détermination des teneurs : Par préparation de la courbe d’étalonnage. ❖ Réglementation marocaine : (NM 03.07.001) établit comme teneur maximale admissible 400 mg/L. 64 III.7.7- Test d’oxydabilité au permanganate de potassium (= KMnO4) : ❖ Définition : Le dosage des M.Org (= M. Oxyd), des eaux douces se fait par ce test (= OPP) ou indice de permanganate (= IP). Application pour des taux M.Org où la DCO (voir cours Pr. Ouazzani) est non sensible. C’est la conc en masse d’O2, en relation avec la qtté d’ions permanganate, consommée par un éch d’H2O et exprimée en mg d’O2/L. NB : OPP permet indirectement d’évaluer la qtté de M.Org, ssf particulaire (sans filtration d’eau) ou dissoute, dans l’H2O. ❖ Principe chimique du dosage : Le KMnO4 est utilisé comme oxydant (comme K2Cr2O7 pour la DCO). La réaction a lieu en milieu acide, à froid ou à chaud, elle repose sur 3 étapes : 1- En milieu basique, oxydation de la M. Org d’H2O par un excès de KMnO4 (Solt Rose), 2- En milieu acide, ajout d’un excès de sel de mohr afin de réduire l’excès de KMnO4 n’ayant pas réagi avec la M.Org (décoloration de la Solt 1 = Solt transparente), 3- Titrage en retour de l’excès de sel de mohr (en milieu acide) par le KMnO4 donc on va voir réapparition de la coloration rose, due à l’excès de MnO4- à l’équivalence. 65 NB : Sel de mohr = sel de sulfate de fer et d’ammonium (FeSO4(NH4)2SO4.6H2O), PM=392g/mol ❖ Dosage par volumétrie : La réaction bilan du dosage est la suivante : MnO4- + 8H + + 5Fe2+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O On titre en retour l'excès sel de Mohr par le KMnO4 dont MnO4- est lui-même indicateur d’éqvl. ❖ Normes et conséquences : Selon le décret exécutif, défini par l’OMS, relatif à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine : OPP (= IP) mesuré doit être < ou = (5 mg d’O2/L) (= valeur limite). NB : IP > 5 mg/l d’O2 indique présence de M.Org en décomposition provenant de la pollution : ✓ Soit Exogène (poll. anthropique = poll. Par l’homme); ex: contamination par EU ✓ Soit Endogène (poll. Naturelle); ex: eutrophisation C/C : Une eau riche en M.Org (IP > VL) est suspectée de contamination bactériologique ou/et de pollution chimique. En effet, M.org favorisent le développement des micro-organismes non ou/et pathogènes. 66 IV- Paramètres de la pollution organique : (voir cours Pr. Ouazzani) ✓ Matières en suspension (MES) et matières volatiles en suspension (MVS) ✓ Matières organiques : évaluation globale : DBO5, DCO, ✓ Composés azotés : NH4+, N org ✓ Composés phosphorés : PO43-, P org 67