1.3- Les paramètres physico-chimiques

Tous les paramètres cités en suite ne sont pas systématiquement réalisés mais sont recherchés selon les demandes du client ou selon les exigences réglementaires.

1.3.a- Concernant la structure naturelle de l’eau

Le pH

C’est l’abréviation de potentiel Hydrogène . Il traduit la capacité de l’eau (dans notre cas) à fournir des ions H+. On lui donne une échelle allant de 0 à 14 avec une neutralité située à 7. En dessous, on a un milieu acide et en dessus un milieu basique. Le pH théorique de l’eau est situé entre 6.5 e 7.5.

La conductivité

C’est la capacité du liquide à transmettre un courant électrique grâce aux ions qu’il contient. Elle traduit l’indice de minéralisation de l’eau. Plus l’eau contient des minéraux dissous, moins elle conduira le courant et donc plus la conductivité sera faible.

La température

Elle est exprimée en degré Celsius. Elle peut traduire une pollution par rejets hors normes d’une industrie. Elle induit la notion de solubilité de l’oxygène : plus la température augmente, moins l’eau contient d’oxygène dissous. Cela pose un problème pour la respiration de tous les organismes vivants : poissons, algues.

Les chlorures

Les chlorures influent sur la rétention des ions bicarbonate (HCO3-) : plus les chlorures sont en concentration importante, plus les bicarbonates sont en quantité importante. Ce même excès provoque l’alcalinisation du sang (alcalose métabolique), à l’inverse une carence provoque l’acidification du sang.
A l’état ionisé (Cl-), il est le principal anion des liquides extracellulaires.

Les sulfates

Ils peuvent être de diverses origines comme l’activité volcanique mais aussi l’industrie pétrolière et les tanneries. Ils servent de traitement agricole contre les végétaux indésirables.
Les sulfates SO42- sont nécessaires au développement biologique des organismes dans des quantités raisonnables mais deviennent toxiques lorsqu’on les rencontre en excès. La métabolisation des sulfates par les bactéries donnent lieu à du H2S très toxique.

La silice*

On parle plus généralement d’oxyde de silicium. Il provient de roche comme le granit par le biais du quartz. Elle est présente dans environ 28% de l’écorce terrestre.
Il s’agit d’un oligo-élément dont la présence en quantité infime permet le bon fonctionnement des enzymes.

Le calcium et le magnésium

Ils proviennent des roches calcaires, facilement érodables, et du sol d’une façon générale. D’un point de vue chimique, on parle de dureté calcique, de dureté magnésique, la somme des deux donnant la dureté totale ou TAC (Titre Alcalimétrique Total). Leurs concentrations sont exprimées en °F (degré Français) ; 1 °F correspondant à 10,3 mg/L.
Le calcium est essentiel à la construction du squelette et des dents, à l’influx nerveux et à la coagulation du sang.
Egalement présent dans les os, le magnésium intervient dans de nombreuses réactions métaboliques.
On sait aussi que le magnésium est bon pour le moral et que le chocolat en contient. Ne culpabilisez plus, c’est bon pour la santé !!

Le sodium

On le trouve principalement à l’état de chlorure (chlorure de sodium, sel marin).
Il entre pour une très grande part dans la fabrication de la soude.
Principal cation des liquides extracellulaires, il est essentiel dans l’organisme au bon équilibre des concentrations des ions dans les cellules et dans le liquide interstitiel. Il aide aussi à l’influx nerveux et aux contractions musculaires.

Le potassium

C’est un élément largement présent dans certains sols car issu de la potasse, un engrais très utilisé.
C’est le cation prédominant dans les cellules. Il est indispensable aux contractions musculaires, un excès et une carence peuvent induire une diminution de la force des contractions et ainsi la mort dans le cas d’une atteinte du muscle cardiaque.

L’aluminium

Il provient de l’altération de diverses roches comme l’argile.
Il aurait une part de responsabilité dans la maladie d’Alzeimer, les encéphalopathies, la décalcification. On l’utilise pour clarifier l’eau.
Rappelons également que vos mères et grands-mères font de merveilleux petits plats dans des casseroles en aluminium et que le ‘’papier-alu’’ est très pratique pour que les gâteaux ne brûlent pas…

Les résidus secs

Après évaporation d’un échantillon d’eau, dans des conditions normalisées, on recueille une quantité variable de résidus : les résidus secs.
Ils comportent ce que l’on trouve dans l’eau : les MES, les matières colloïdales, les matières dissoutes qui n’ont pas la capacité de passer sous forme de vapeur comme en sont capables le calcium, le magnésium ou encore le potassium. Cette technique d’évaporation pour les résidus secs est calqué sur le principe des marais salants.
Ce paramètre global qui permet d’évaluer la charge de l’eau est utilisé seulement en qualité d’indicateur et non comme valeur de référence.

L’oxygène dissous

On indique par ce biais le degré d’oxygénation de l’eau. On peut ainsi donner une indication de la viabilité du milieu. On s’en sert beaucoup quand on parle d’un cours d’eau ou d’une retenue, qu’il s’agisse d’une mare, d’un étang ou d’un lac.

L’équilibre calco-carbonique

Le composé CO2 est appelé un diacide car il peut perdre 2 électrons pour donner les éléments HCO3- et CO32-. La présence de ces éléments varient selon le pH du milieu, ils sont à l’état d’équilibre dans la solution.

Les carbonates

Cet élément est formé à partir de l’acide carbonique (HCO3-) notamment avec les métaux. Ils forment une part très importante de certaines roches terrestres comme le marbre ou encore le calcaire. On peut facilement le mettre en évidence sur le ‘’terrain’’ car il y a effervescence de la roche à l’ajout d’acide chlorhydrique.

La turbidité

C’est ce que l’on appelle le trouble de l’eau. La turbidité ne disparaît pas en laissant l’eau au repos. Il ne s’agit pas d’une pollution décantable car les particules en question sont trop fines (de 10-3 à 10-1 µm) pour avoir un poids suffisant pour ‘’couler’’. On peut mentionner l’argile et les bactéries.

Les MES

Ce sont les Matières En Suspension. Elles comprennent toutes les particules, plus ou moins grosses (supérieures à 103 µm), d’origine minérale ou organique, qui sont séparables de l’eau simplement par sédimentation/décantation. On les différencie des matières colloïdales qui, elles, sont très fines et pas assez lourdes pour être entraînées par leur poids, elles sont responsables du trouble observé après décantation.
Les MES peuvent être du pollen, du sable, des agrégats de terre.
Elles sont importantes car constituent un immense réservoir à pollutions et peuvent également mobiliser l’oxygène au détriment des êtres vivants.

La DCO

La Demande Chimique en Oxygène donne une idée de la charge polluante en matière oxydable dans l’effluent. Cette matière peut être organique ou minérale.
Pour caractériser uniquement la charge polluante organique, on utilise la DBO.

La DBO5

Dans l’eau, les bactéries oxydent la matière organique, au moins partiellement si ce n’est complètement. Pour cela, elles consomment de l’oxygène. C’est cette quantité d’O2 consommée que l’on appelle la Demande Biologique en Oxygène. Elle est mesurée sur 5 jours. Plus la demande est importante, plus l’eau est chargée en matière organique. Le résultat s’exprime en mg de O2 par Litre.

 

1.3.b- Concernant les substances indésirables

Les nitrites NO2-

Les nitrites constituent un stade intermédiaire :

Ce composé contient de l’azote qui a la capacité de ‘’doper’’ le développement algal. A des taux élevés, on assiste au phénomène d’eutrophisation : développement anarchique des algues qui ‘’étouffent’’ les poissons et autres organismes aquatiques. En effet, la respiration végétale consomme tout l’oxygène disponible.

Les nitrates NO3-

Ils sont le résultat de la dégradation des engrais, de l’azote organique (urée) reçue des égouts ou des élevages ou encore des rejets d’industries, par les microorganismes.
Lui aussi participe activement au phénomène d’eutrophisation.

L’ammonium

Il s’agit de l’ion NH4+ qui permet, entre autre :
la formation des sulfates (NH4)3SO4 (engrais),
des nitrates NH4NO3 (également un engrais) aussi utilisé dans les mines comme explosif car il a la propriété de ne pas enflammer le grisou,
des chlorures NH4Cl (décapant pour les métaux).

Les chlorures

Cf. 1.3.a

Les sulfates

Cf. 1.3.a

L’oxydabilité au KMnO4 ou COT

Il s’agit de mesurer l’oxygène utilisé lors de la réduction par les matières organiques du KMnO4. On a action des matières organiques qui ‘’absorbent’’ l’oxygène du KMnO4. Plus on réduit une grande quantité de KMnO4, plus on a de la matière organique dans notre échantillon.

TAC ou dureté totale

Cf. 1.3.a- Le calcium et le magnésium

Hydrogène sulfuré

On recherche l’H2S pour son caractère toxique vis-à-vis de tous les organismes vivants. Il indique également la présence de bactéries dites sulfito-réductrices c’est à dire qu’elles sont capables de métaboliser les sulfates. Elles sont un indicateur de pollution fécale.

Le fer

Il entre dans la composition de l’hémoglobine, permettant la fixation et le transport de l’oxygène. On le rencontre dans la structure de certaines enzymes. Lorsque le pH est trop élevé, il se forme de l’oxyde de fer qui se fixe sur les branchies des poissons qui meurent alors par asphyxie..
Le problème du fer vient du fait qu’il donne une couleur à l’eau ainsi qu’une odeur de poisson pourri. Des bactéries ferrugineuses peuvent obstruer les canalisations.

Le cuivre**

Il est utilisé, par exemple, sous la forme de sulfate de cuivre CuSO4 notamment dans la bouillie bordelaise pour ces propriétés anticryptogamiques.
On le trouve aussi à l’état de sulfures simple Cu2S
double Cu2S + Fe2S3 combinés
Le cuivre est utilisé en électricité pour ces pouvoirs conducteurs et dans les alliages : avec de l’étain pour donner le bronze, avec du zinc pour donner du laiton, et aussi pour partie dans l’or (on confère une couleur rose à l’or en augmentant la part de cuivre dans le mélange).

Le zinc*

La poudre de zinc est inflammable spontanément dans l’air en présence d’humidité. Le zinc en lui même n’est pas toxique mais les sels solubles qui en découlent le sont.
Le chlorure de zinc provoque des irritations des muqueuses respiratoires et gastro-intestinales ainsi que des ulcérations cutanées. Les fumées d’oxyde de zinc provoque la " fièvre des fondeurs " (nausées, courbatures, vomissements, frissons). De fortes doses provoquent des lésions pulmonaires graves.

Le manganèse*

Les verreries ainsi que les teintureries sont les principaux consommateurs et pollueurs par le manganèse. En agriculture, il améliore la texture du sol (sol léger, terre fine qui ne se tasse pas, ne forme pas de croûte en surface).
Il arrive que le MnO4- entre dans la composition de certains détergents pour son pouvoir bactéricide.
Le manganèse entrave le développement des poissons s’il est présent à haute dose.

Le phosphore

On distingue le phosphore minéral et le phosphore organique.
Les premiers regroupent l’ensemble des phosphates (PO43- et P2O5). Leur origine peut être ménagère et industrielle puisqu’ils sont largement utilisés dans les agents nettoyants et les engrais.

Le fluor*

On le rencontre principalement à l’état de fluorure de calcium CaF2. Il est nécessaire à la constitution de l’organisme et notamment au niveau de la dentition. On le donne en complément alimentaire aux jeunes enfants. Il faut, dans ces cas-là, que son alimentation ne soit pas trop riche en fluor et ceci par le biais du sel ou d’une eau enrichie. A haute dose, le fluor se révèle toxique car il a la capacité de déstocker le calcium.

Le chlore résiduel

Cette mesure permet de quantifier les composés chlorés, principalement issus du traitement de l’eau en vue d’une désinfection et/ou d’une potabilisation.

L’azote de Kjeldhal

Il ne s’agit pas d’un élément à proprement parler. L’azote de Kjeldhal nomme une manipulation qui consiste à doser l’azote organique d’un échantillon d’eau (exemple : l’urée). On a ainsi une indication de la pollution azotée organique. On la complète par l’analyse plus fine des composés plus précisément recherchés.

Les hydrocarbures dissous

Les hydrocarbures sont des molécules extrêmement diverses (plusieurs centaines de milliers différentes). Elles ne sont composées initialement que le carbone C et d’hydrogène H. La plus simple est le méthane CH4. On peut noter les molécules cycliques (et polycycliques) comme le benzène.

 

L’oxydabilité

Cette notion rejoint celle de l’oxydabilité au KMnO4.

Les agents de surface

Les agents de surface sont la matière active des détergents. Ils ne sont pas toxiques dans les concentrations habituellement rencontrées mais ont un effet inesthétique par la production de mousse qu’ils engendrent. Cette mousse est gênante pour l’équilibre du milieu car elle empêche la lumière de pénétrer dans l’eau, la photosynthèse aquatique est donc entravée.

L’indice phénol

Les phénols sont l’ensemble des composés résultant de l’hydroxylation (ajout d’un ou plusieurs –OH) du benzène.

Le bore

Le bore est le plus souvent combiné à des hydrogènes pour former des boranes. Ils sont utilisés dans les carburants à haute énergie de type kérosène ou encore comme catalyseur de polymérisation. Leur odeur nauséeuse est caractéristique. Ils sont fort peu solubles dans l’eau mais facilement dans les hydrocarbures.
Le diborane donne lieu à la " fièvre des fondeurs " (toux, douleur thoracique, difficulté à respirer avec sensation de gêne).
Le sujet ressent des céphalées, une certaine ébriété accompagnées de spasmes musculaires et d’un état convulsif.
Des atteintes neurologiques sont observées mais souvent dans une configuration réversible.
Sont observées également des pneumopathies chroniques et des opacités cornéennes suite à une exposition prolongée (toxicité chronique).

Le baryum

Il est très électronégatif c’est à dire que l’élément a une lacune d’électrons qui fait qu’il est globalement chargé négativement.
Ces composés solubles sont très toxiques. Le nitrate de baryum est utilisé en pyrotechnie pour les ‘’belles vertes’’.
Il entre pour une grande part dans la fabrication de l’eau oxygénée : on utilise de bioxyde de baryum obtenu par l’action de l’élément, à chaud, sur l’oxygène.

Les substances extractibles au chloroforme

On recense dans cette catégorie toutes les substances qui ont plus d’affinité pour les solvants organiques que pour les solvants aqueux.
On peut mentionner les phénols, les molécules ayant une partie hydrophobe à l’image des phospholipides constituant les membranes cellulaires.
Il peut s’agir de molécules organiques mais aussi des composés tout autre qui n’ont pas forcément de rôle biologique propre. Ces molécules peuvent être dangereuses car elles ont aussi plus d’affinité pour les graisses ce qui induit, dans l’organisme, qu’elles passent dans les graisses et donc ne soient pas éliminées par les voies naturelles.

 

1.3.c- Concernant les substances toxiques

La notion de toxicité n’est pas propre à l’homme mais peut aussi toucher la faune (animaux domestiques, d’élevage, sauvages) et la flore (autochtone ou riveraine).

Le cadmium

Il sert dans les batteries, il protége de la corrosion s’il est appliqué en fines couches, il sert en peinture et en caoutchouterie. Le sulfate de cadmium CdSO4 entre dans la composition de certains antiseptiques et collyres.
Il provoque des ostéoporoses, un dysfonctionnement rénal. La bio-accumulation au niveau des fumeurs est impressionnante (fixé par nicotine et goudrons).

Le plomb

Le plomb n’est pas imputable seulement à l’activité humaine, il provient aussi par exemple du volcanisme (fumée, éruption). Il était déjà utilisé par les Romains pour leurs canalisations.
On l’utilise dans les peintures, les soudures, les carburants.
Ces effets sur l’organisme sont bien connus puisqu’il provoque le saturnisme : perturbation du développement du squelette, déchaussement des dents, baisse des facultés intellectuelles, effet mutagène. On assiste également à des aberrations chromosomiques induisant des maladies génétiques (trisomie 21, cancers, sclérose en plaque…).
Il est utilisé dans la fabrication du cristal. Certains tanins de vin ont la capacité de solubiliser le plomb du cristal.

Les HAP

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques ont une origine essentiellement anthropique. Ils sont constitués de plusieurs cycles benzéniques. Ils proviennent de la combustion incomplète des carburants comme le diesel. Toute fois, cette source est en constante diminution du fait de moteurs de plus en plus performants.

L’arsenic

L’arsenic ‘’pur’’ est très rapidement oxydé pour donner de l’oxyde arsénieux As2O3 très toxique. On le trouve à l’état de traces dans les śufs et la fumée de tabac. En cas d’empoisonnement, il est possible de retrouver des traces d’arsenic très longtemps après l’inhumation car celui-ci se loge dans tous les tissus, les organes, les liquides mais aussi dans les aliments, les boissons, la terre et sur le cercueil. Avec les techniques actuelles, impossible d’échapper à la police scientifique !!
En doses trop faibles pour induire la mort, il provoque sénilité et cancer de la peau.

Le cyanure

C’est un composé très toxique sauf s’il est à l’état complexé dans une grosse molécule. C’est le cas dans l’or, l’argent, le platine mais aussi les métaux moins nobles comme le fer.

Le chrome*

En métallurgie, ces alliages avec le fer préparent l’acier pour lui donner des propriétés nouvelles comme l’inoxydabilité, la dureté (billes des roulements à billes), la résistance aux courants électriques (fils de rhéostat en nickel-chrome).
Le chrome hexavalent Cr6+ est extrêmement toxique car très oxydant : il attaque chimiquement tout corps vivant (organisme biologique) ou inerte (métal).
Le bichromate de potassium est un puissant oxydant utilisé en expérimentation animale et dans la manipulation de détermination de la DCO.

Le mercure

Il est utilisé dans les thermomètres (il est important de rapporter le votre à la pharmacie !!) et par les chercheurs d’or car il piège celui-ci.
Le mercure minéral (‘’inoffensif’’) est transformé en mercure organique (très toxique) dans les boues d’épuration par les bactéries. Les papeteries rejettent les principaux volumes de mercure organique.
6000 personnes sont mortes au Pakistan en raison d’un traitement fongicide de semences avec du mercure.

Le sélénium*

On le trouve à l’état de traces dans les minerais comme le charbon. Il a de grandes capacités de photoconductivité (augmentation de la résistance électrique lors d’une exposition à la lumière) et un grand pouvoir photoélectrique (émission d’électrons lors d’une exposition à la lumière).
Dans l’organisme, il attaque les muqueuses quand il est sous forme de gaz.
Il est utilisé dans la fabrication des cellules photoélectriques. Le séléniure de cadmium est un colorant rouge.

Autres paramètres

Dans cette classe, on range tout ce qui peut être analysé mais non spécifier si dessus. Les paramètres complètent et apportent des renseignements complémentaires sur les eaux.
On peut classer ici les pesticides, les molécules biologiques. Ce domaine est une rubrique " fourre-tout ".
Bien qu’étant classés dans différentes catégories, il n’y a pas de cloisonnement et chaque élément peu intervenir dans chacune d’elles.


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