Chimie industrielle

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Chimie industrielle

  1. 1. Dr. Gilles OLIVE Chimie Industrielle Tome 2 - L'eau - !Caractéristiques des eaux !Mesures physico-chimiques in situ et prélèvements d'échantillons !Traitements des eaux !L'eau lourde, l'eau tritiée et les eaux enrichies. Leurs applications !Propriétés de l'eau 3ème Edition
  2. 2. - Maître. - Houm houm. - Si je peux me permettre. De quelle charge. De quelle charge cher payé, Messire l'Abbé parlait-il ? ... N'avez vous pas toujours été moine ? - Même les moines ont un passé, Alzo. (Umberto Eco, Le nom de la rose) Ce qui ne nous tue pas nous rend plus fort. (Friedrich Nietzsche)
  3. 3. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 1 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition SOMMAIRE CHAPITRE 1: CARACTÉRISTIQUES DES EAUX _______________________ 7 1.1. Caractéristiques importantes d'une eau ________________________________________________7 1.1.1. Le résidu fixe _________________________________________________________________________ 7 1.1.2. Les matières dissoutes __________________________________________________________________ 7 1.1.3. La dureté_____________________________________________________________________________ 7 Notions générales sur la dureté de l'eau ______________________________________________ 8 Dureté temporaire _________________________________________________________________ 8 Dureté permanente ________________________________________________________________ 8 Dureté totale _____________________________________________________________________ 8 Expression de la dureté _____________________________________________________________ 9 Interprétation des résultats _______________________________________________________ 10 1.1.4. L'alcalinité___________________________________________________________________________ 11 1.1.5. L'acidité_____________________________________________________________________________ 12 1.1.6. pH _________________________________________________________________________________ 12 1.1.7. La salinité ___________________________________________________________________________ 12 1.1.8. La résistivité électrique_________________________________________________________________ 13 POURQUOI LES INDUSTRIES MESURENT-ELLES LA CONDUCTIVITÉ DES EAUX REJETÉES EN AVAL ?3 _______________________________________________________ 13 1.1.9. La turbidité2 _________________________________________________________________________ 14 1.1.10. Taux de gaz dissous ___________________________________________________________________ 14 Oxygène2 ______________________________________________________________________ 14 Anhydride carbonique2____________________________________________________________ 14 1.1.11. Caractéristiques organoleptiques _________________________________________________________ 15 1.1.12. Coloration7 __________________________________________________________________________ 15 1.1.13. Pouvoir colmatant_____________________________________________________________________ 16 1.1.14. Teneur en silice2______________________________________________________________________ 16 1.1.15. Les matières sédimentables7_____________________________________________________________ 16 1.1.16. Matières en suspension _________________________________________________________________ 16 1.1.17. Demande biologique en oxygène (DBO) ___________________________________________________ 17 1.1.18. Demande chimique en oxygène (DCO) ____________________________________________________ 17 vue générale __________________________________________________________________ 17 Si l'eau est peu polluée ____________________________________________________________ 18 Si l'eau est très polluée ____________________________________________________________ 18 Normes régionales _____________________________________________________________ 18 1.1.19. Carbone organique total (COT) __________________________________________________________ 18 1.1.20. Carbone total (CT) ____________________________________________________________________ 18 1.1.21. Exemple: caractéristique de l'eau de mer ___________________________________________________ 18 1.1.22. Qu'appelle-t-on une eau potable ? (en France) _______________________________________________ 18 Contrôle de l'eau potable ________________________________________________________ 19 Notes sur le poisson éléphant (de http://aquafish.free.fr/ et http://www.upmf-grenoble.fr/labicog/) _ 20 1.1.23. Norme de la Région Bruxelles-Capitale ____________________________________________________ 23 1.1.23.1.PARTIE A - Paramètres microbiologiques _______________________________________________ 23 1.1.23.2.PARTIE B - Paramètres chimiques _____________________________________________________ 24
  4. 4. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 2 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.23.3.PARTIE C ________________________________________________________________________ 25 1.1.23.3.1. Paramètres indicateurs __________________________________________________________ 25 1.1.23.3.2. Radioactivité__________________________________________________________________ 26 1.1.23.3.3. Paramètres complémentaires _____________________________________________________ 26 1.1.24. Comparaison de quelques eaux___________________________________________________________ 28 1.2. Caractéristiques secondaires d'une eau et effets biologiques ______________________________28 1.2.1. Sulfate8_____________________________________________________________________________ 28 1.2.2. Calcium8____________________________________________________________________________ 28 1.2.3. Magnésium8 _________________________________________________________________________ 29 1.2.4. Fluor8 ______________________________________________________________________________ 29 1.2.5. Sodium8 ____________________________________________________________________________ 29 1.2.6. Potassium8 __________________________________________________________________________ 29 1.3. Effet des principaux facteurs toxiques de l'eau9 ________________________________________29 1.4. Les paramètres de nature moins toxique: les paramètres physico-chimiques9________________31 1.5. Les critères de qualité pour l'eau brute destinée à la boisson9 _____________________________34 1.6. La qualité de l'eau dans l'environnement9 _____________________________________________36 1.7. L'épuration des eaux usées9 _________________________________________________________37 1.8. Aspects quantitatifs du traitement de l'eau9____________________________________________39 1.9. Les eaux minérales8 _______________________________________________________________39 1.10. Les eaux de piscines privées _________________________________________________________42 CHAPITRE 2: MESURES PHYSICO-CHIMIQUES IN SITU ET PRÉLÈVEMENTS D'ÉCHANTILLONS__________________________________ 43 2.1. Généralités sur les prélèvements d'échantillons _________________________________________43 2.1.1. Le flaconnage ________________________________________________________________________ 43 2.1.2. Mode de prélèvement et fréquence de prélèvement ___________________________________________ 44 2.1.2.1. Le prélèvement instantané ____________________________________________________________ 44 2.1.2.2. Le prélèvement composite ____________________________________________________________ 44 2.1.2.3. Le prélèvement avec concentration _____________________________________________________ 45 2.1.3. La conservation de l'échantillon __________________________________________________________ 45 2.2. Analyses sur site___________________________________________________________________46 2.2.1. Méthodes potentiométriques_____________________________________________________________ 46 2.2.1.1. Le pH ____________________________________________________________________________ 47 2.2.1.1.1. Le principe ___________________________________________________________________ 47 2.2.1.1.2. Les électrodes_________________________________________________________________ 47 2.2.1.1.3. Remarques.___________________________________________________________________ 48 2.2.1.2. La température _____________________________________________________________________ 48 2.2.1.3. L'oxygène dissous par la méthode électrochimique. ________________________________________ 49 2.2.1.3.1. Principe______________________________________________________________________ 49 2.2.1.3.2. Remarques ___________________________________________________________________ 49 2.2.1.4. La conductivité_____________________________________________________________________ 50 2.2.1.5. La Néphélométrie: Mesure de la turbidité ________________________________________________ 51 2.2.2. Méthodes visuelles: Mesure de la transparence ______________________________________________ 51 2.3. Les analyses de laboratoires, après prélèvement ________________________________________52 2.3.1. La demande biologique en oxygène (DBO) _________________________________________________ 52
  5. 5. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 3 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 2.3.2. Les matières en suspension (MES)________________________________________________________ 52 2.3.2.1. Prétraitement du disque filtrant ________________________________________________________ 53 2.3.2.2. Filtration de l'échantillon _____________________________________________________________ 53 2.4. Interprétation des paramètres _______________________________________________________53 CHAPITRE 3: TRAITEMENTS DES EAUX ____________________________ 56 3.1. Technique d'épuration _____________________________________________________________56 3.1.1. Techniques générales __________________________________________________________________ 56 3.1.1.1. Dégrillage_________________________________________________________________________ 56 3.1.1.2. Dessablage ________________________________________________________________________ 56 3.1.1.3. Déshuilage ________________________________________________________________________ 56 3.1.1.4. Disparition des matières en suspensions et matières colloïdales _______________________________ 56 ExempleS d'agents coagulants ____________________________________________________ 58 Coagulants minéraux______________________________________________________________ 58 Coagulants organiques ____________________________________________________________ 59 Exemples d'agents floculants _____________________________________________________ 59 Appareillage __________________________________________________________________ 60 3.1.1.5. Décantation14 _____________________________________________________________________ 60 3.1.1.6. Filtration et absorption_______________________________________________________________ 61 3.1.1.7. Diminution de la dureté ______________________________________________________________ 61 3.1.1.7.1. Première méthode: Décarbonatation à la chaux _______________________________________ 61 3.1.1.7.2. Deuxième méthode: Carbonate de Sodium __________________________________________ 62 3.1.1.7.3. Troisième méthode: Précipitation à la soude _________________________________________ 62 3.1.1.7.4. Quatrième méthode: Résines échangeuses d'ions______________________________________ 62 3.1.1.8. Déminéralisation totale ______________________________________________________________ 62 3.1.1.9. Évaporateur _______________________________________________________________________ 62 3.1.2. Etape pour obtenir de l'eau potable________________________________________________________ 62 3.1.2.1. Chloration: Cl2 (gazeux) _____________________________________________________________ 62 3.1.2.2. Utilisation de peroxyde de chlore: ClO2__________________________________________________ 63 De façon plus detaillée8 _________________________________________________________ 64 DESINFECTION DE L'EAU PAR LE DIOXYDE DE CHLORE ________________________ 65 Mode d'action ___________________________________________________________________ 65 3.1.2.3. Ozonation (O3) _____________________________________________________________________ 65 3.1.2.4. L'eau oxygénée ou peroxyde d'hydrogène (H2O2) __________________________________________ 66 3.1.2.5. Désinfection de l'eau par ultraviolets9 ___________________________________________________ 66 3.1.2.5.1. Conditions élémentaires de l'action ________________________________________________ 66 3.1.2.5.1.1.Principes fondamentaux _______________________________________________________ 66 3.1.2.5.1.2.Effets généraux ______________________________________________________________ 67 3.1.2.5.1.3.Théorie actuelle de l'action germicide ____________________________________________ 68 3.1.2.5.1.4.Equipement à envisager _______________________________________________________ 68 3.1.2.5.2. Caractéristiques des sources disponibles d'UV________________________________________ 68 3.1.2.5.2.1.Intensité des UV _____________________________________________________________ 68 3.1.2.5.2.2.Rendement d'émission des lampes _______________________________________________ 69 3.1.3. Traitement biologique__________________________________________________________________ 70 3.1.3.1. Différentes phases de croissance _______________________________________________________ 70 3.1.3.2. Techniques de comptages des bactéries: _________________________________________________ 70 3.2. Stations d'épuration _______________________________________________________________71
  6. 6. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 4 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 3.2.1. Historique14 _________________________________________________________________________ 71 3.2.2. Les procédés d'épuration biologique14_____________________________________________________ 71 Pretraitements_________________________________________________________________ 72 La decantation primaire _________________________________________________________ 72 Le traitement aerobie ___________________________________________________________ 72 3.2.3. Station d'épuration de Malmedy15 ________________________________________________________ 73 Procédé de traitement _____________________________________________________________ 75 Caractéristiques des ouvrages _______________________________________________________ 75 Ligne de traitement des eaux:_____________________________________________________ 75 Un traitement biologique:________________________________________________________ 76 Ligne de traitement des boues: ____________________________________________________ 76 3.2.4. Epuration autour de la maison1 __________________________________________________________ 77 3.2.4.1. L'épuration primaire_________________________________________________________________ 78 3.2.4.1.1. Fosse de décantation____________________________________________________________ 78 3.2.4.1.2. Dégraisseur___________________________________________________________________ 79 3.2.4.1.3. Fosse septique_________________________________________________________________ 79 3.2.4.2. L'épuration secondaire ou biologique ___________________________________________________ 79 3.2.4.3. L'épuration tertiaire _________________________________________________________________ 79 3.2.4.4. Epuration biologique dans les micro-stations _____________________________________________ 79 3.2.4.4.1. Biodisques ___________________________________________________________________ 80 3.2.4.4.2. Lit bactérien aérobie____________________________________________________________ 80 3.2.4.4.3. Boues activées ________________________________________________________________ 81 3.2.4.4.4. Biomasse fixée ou biomasse immergée aérobie _______________________________________ 81 3.2.4.5. Epuration biologique par lagunage _____________________________________________________ 81 3.2.4.5.1. Filtre planté de roseaux__________________________________________________________ 81 3.2.4.5.2. Roselière à écoulement horizontal _________________________________________________ 82 3.2.4.5.3. Lagune à macrophytes __________________________________________________________ 82 3.2.4.5.4. Marais (zone humide) reconstituées ________________________________________________ 82 3.3. Purification de l'eau au laboratoire13 _________________________________________________83 3.3.1. Les polluants de l'eau __________________________________________________________________ 83 3.3.1.1. Les particules ______________________________________________________________________ 83 3.3.1.2. Les impuretés inorganiques ___________________________________________________________ 83 3.3.1.3. Les impuretés organiques_____________________________________________________________ 83 3.3.1.4. Les contaminants biologiques _________________________________________________________ 83 3.3.2. Les techniques de purifications___________________________________________________________ 84 3.3.2.1. L'adoucisseur ______________________________________________________________________ 84 3.3.2.2. L'osmose inverse ___________________________________________________________________ 84 3.3.2.3. La déminéralisation _________________________________________________________________ 84 3.3.2.4. La distillation ______________________________________________________________________ 84 3.3.2.5. Le polissage _______________________________________________________________________ 85 CHAPITRE 4: L'EAU LOURDE, L'EAU TRITIÉE ET LES EAUX ENRICHIES. LEURS APPLICATIONS ______________________________________________ 86 4.1. Notion d'Isotopie __________________________________________________________________86 4.1.1. Le deutérium H2 1 ____________________________________________________________________ 87 4.1.2. Le tritium H3 1 _______________________________________________________________________ 88 4.2. Eau lourde et eau tritiée ____________________________________________________________88
  7. 7. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 5 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 4.2.1. Propriétés physiques ___________________________________________________________________ 88 4.2.2. Préparation __________________________________________________________________________ 90 4.2.2.1. Hydrogène lourd ou deutérium ________________________________________________________ 90 4.2.2.2. Tritium ___________________________________________________________________________ 90 4.2.3. Méthodes de dosage ___________________________________________________________________ 91 4.2.3.1. Hydrogène lourd ou deutérium ________________________________________________________ 91 4.2.3.2. Tritium ___________________________________________________________________________ 93 4.3. Autres formes isotopiques de l'eau ___________________________________________________93 4.3.1. La méthode des indicateurs isotopiques ____________________________________________________ 94 4.3.1.1. Applications biologiques _____________________________________________________________ 94 4.3.1.2. Applications chimiques ______________________________________________________________ 96 4.4. L'eau lourde dans les recherches de physique nucléaire __________________________________96 4.5. Ouvrages généraux ________________________________________________________________97 4.6. Composition isotopique de l'eau4_____________________________________________________98 CHAPITRE 5: PROPRIÉTÉS DE L'EAU ______________________________ 99 5.1. Pression de vapeur et densité de l'eau en fonction de la température4 ______________________99 5.2. Solubilité du chlore9 ______________________________________________________________100 5.2.1. Solubilité pratique du chlore, en g/L______________________________________________________ 100 5.2.2. Coefficients de Henry pour le chlore _____________________________________________________ 100 5.3. Propriétés hydrodynamiques4 ______________________________________________________101 5.3.1. Viscosité dynamique (η)_______________________________________________________________ 101 5.3.2. Tension superficielle (γ) _______________________________________________________________ 102 5.4. Propriétés thermodynamiques4 _____________________________________________________102 5.5. Propriétés électriques4 ____________________________________________________________102 BIBLIOGRAPHIE ____________________________________________________________ 103
  8. 8. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 6 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition INTRODUCTION1 Ce n'est pas un hasard si notre terre est souvent appelée la «Planète bleue». 70% de sa surface est en effet couverte d'eau. Mais seuls 2,5% de l'énorme quantité d'eau présente sur notre planète sont constitués d'eau douce, le reste (97,5 %) étant de l'eau salée. Et il serait faux de croire que ces maigres 2,5 % nous sont entièrement disponibles: 0,26 % seulement de l'eau douce présente sur Terre est directement disponible pour la consommation humaine. L'eau est donc une ressource très limitée. Pourtant, on ne peut pas dire que l'homme ménage cette ressource naturelle si précieuse. De toute l'eau présente sur la terre, soit quelque 1386 millions de km3 ... seul 0,09 million de km3 est directement disponible pour la consommation humaine.
  9. 9. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 7 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition CHAPITRE 1: CARACTÉRISTIQUES DES EAUX 1.1. Caractéristiques importantes d'une eau Il y a plusieurs variables physico-chimiques et biologiques de l'eau. Il existe de nombreux ouvrages sur le sujet. De plus un certains nombres d'informations complémentaires se trouvent au 1.10 ou bien dans le tome TP. 1.1.1. Le résidu fixe Il représente la quantité totale de matières dissoutes ou en suspension obtenue par évaporation d'une eau non filtrée puis séchage à l'étuve à 105 °C. Un arrêté royal de 1985a établit un premier classement des eaux minérales sur base de l'extrait sec (résidu subsistant après évaporation d'un litre d'eau et séché à 180 °C durant 30 minutes) ou de la teneur en sels minéraux. Table 1 Classification des eaux minérales Type d'eau Extrait sec ou teneur en sels minéraux (maximum admissible) Eau très faiblement minéralisée 50 mg Eau faiblement minéralisée 500 mg Eau très riche en sels minéraux plus de 1500 mg 1.1.2. Les matières dissoutes Elles sont obtenues de la même façon qu'au 1.1.1 mais après filtration de l'eau. La limite acceptable est de l'ordre de 500 mg.l-1 . 1.1.3. La dureté On parle aussi de titre hydrotimétrique (T.H.): cela correspond à la quantité de sels alcalino-terreux (Ca, Mg). Il existe plusieurs unités. En première approximation on transforme la quantité d'alcalino-terreux en quantité de carbonate de calcium (CaCO3). Le degré français (°F) est alors défini par 1 °F = 0,01 g = 10 mg de CaCO3 / l d'eau Dureté totale: tout les sels d'alcalino-terreux. Le plus fréquent est l'hydrogénocarbonate de calcium (Ca(HCO3)2) Dureté permanente: tout les sels d'alcalino-terreux sauf les hydrogénocarbonates. a A.R. 11 octobre 1985, Moniteur belge 26/11/1985
  10. 10. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 8 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Dureté temporaire: dureté des bicarbonates. Elle est égale à la différence entre la dureté totale et la dureté permanente. On peut se débarrasser des bicarbonates en chauffant: il précipite alors sous forme de carbonate de calcium (calcaire) insoluble. Ca(HCO3)2 H2O + CO2 + CaCO3(s) ∆ Il y a différents types d'eau en fonction de la dureté: Table 2 Très douce < 3 °F Douce 3 à 15 °F Dure 15 à 30 °F Très dure > 30 °F Autrement dit de façons plus détaillées, voici quelques NOTIONS GÉNÉRALES SUR LA DURETÉ DE L'EAU La dureté de l'eau est due à la présence des ions Ca2+ et Mg2+ (dans certains cas aussi Fe3+ ), qui existent dans la solution sous forme de sels solubles. Selon la nature des sels que les ions alcalino- terreux peuvent former avec des ions négatifs présents dans l'eau, on distingue la dureté temporaire et la dureté permanente. Dureté temporaire La dureté temporaire représente la quantité des ions Ca2+ et Mg2+ qui précipitent par ébullition. Elle est due à la présence dans l'eau des ions hydrogénocarbonates solubles (HCO3 - ), qui par chauffage se transforment en carbonates donnant avec les ions Ca2+ des sels insolubles. 2 HCO3 - H2O + CO2 + CO3 2- Ca2+ + CO3 2- CaCO3 ∆ Lors du chauffage, on élimine une partie d'ions Ca2+ et Mg2+ sous forme de précipité qui s'incruste dans les récipients et porte le nom courant de tartre. Dureté permanente La dureté permanente représente la quantité des ions Ca2+ et Mg2+ qui restent en solution après l'ébullition. Dureté totale Elle vaut la somme des duretés permanente et temporaire. Elle représente la quantité totale des ions Ca2+ et Mg2+ dans l'eau.
  11. 11. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 9 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Expression de la dureté La dureté de l'eau est exprimée soit en degré français (°F) soit en degré allemand (°A). 1°F, degré français correspond à 10 mg de CaCO3 par litre d'eau. 1°A, degré allemand correspond à 10 mg de CaO par litre d'eau. --------- Référence bibliographique 2 --------- La dureté d'une eau est proportionnelle au nombre total d'atomes de calcium et de magnésium qu'elle renferme. Dans la plupart des pays, on exprime encore la dureté en degrés hydrotimétriques et il faut distinguer les «degrés» français (ou T. H.), anglais, américain, allemand. Mais, il existe maintenant une unité internationale, le «milliéquivalent» (abréviation mé). ! Un milliéquivalent correspond à une demi-molécule gramme d'un sel de calcium ou de magnésium (ces métaux sont bivalents) par mètre cube d'eau. ! Un degré français correspond à 10 mg de carbonate de calcium par litre d'eau, soit une molécule-gramme (100 g) par 10 m3 . ! Un degré anglais correspond à un grain (0,065 g) de carbonate de calcium par gallon (4,546 litres) d'eau, soit 14,3 mg par litre. ! Un degré américain correspond à un grain de CaCO3 par gallon U.S. (3,785 litres) d'eau, soit 17,2 mg par litre. ! Un degré allemand correspond à 10 mg de chaux vive (CaO) par litre d'eau, soit 17 mg de CaCO3. De plus en plus, allemands et américains substituent à leurs unités traditionnelles la partie par million (p.p.m.) de CaCO3. Le tableau ci-dessous donne la correspondance entre ces diverses unités: Table 3 Milli- équivalent Degré français Degré anglais Degré américain Degré allemand p. p. m. CaCO3 1 milliéquivalent 1 5 3,5 2,9 2,8 50 1 degré français 0,2 1 0,70 0,58 0,56 10 1 degré anglais 0,286 1,43 1 0,83 0,80 14,3 1 degré américain 0,34 1,72 1,2 1 0,96 17,2 1 degré allemand 0,358 1,79 1,25 1,04 1 17,9 1 p. p. m. CaCO3 0,02 0,1 0,07 0,058 0,056 1 1 mmol/l d'ions alcalino-terreux3 2,00 10,00 7,02 5,50 100,00 On distingue: ! la dureté totale qui correspond à l'ensemble des sels de calcium et de magnésium ; ! la dureté permanente mesurée après ébullition. L'ébullition chasse le gaz carbonique dissous et transforme le bicarbonate de calcium soluble en carbonate presque insoluble (solubilité 20-30 mg.l-1 ). La dureté permanente est, sauf pour les eaux très magnésiennes, supérieure de 0,5 mé environ à la dureté due aux sels de magnésium, aux chlorure et sulfate de calcium ; ! la dureté temporaire, essentiellement due au bicarbonate de calcium, égale à la différence entre la dureté totale et la dureté permanente ; ! la dureté magnésienne mesurée après précipitation des sels de calcium par l'oxalate d'ammonium.
  12. 12. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 10 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Selon que la dureté est surtout constituée par du carbonate de calcium, du sulfate de calcium ou des sels de magnésium, les eaux sont dites calcaires, séléniteuses ou magnésiennes. Les eaux dont la dureté totale est inférieure à 1 mé sont considérées comme douces. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Les eaux potables de bonne qualité ont un degré hydrotimétrique inférieur à 15. Elles sont acceptables jusqu'à 50 degrés, mais si elles dépassent 60 degrés, leur utilisation est extrêmement difficile et leur adoucissement devrait être envisagé. La concentration limite de 50 degrés a été adoptée par les normes européennes. La réglementation française précise que si le degré hydrotimétrique total doit être inférieur à 30, le degré optimum parait s'établir aux environs de 12 à 15. Il est a remarquer que certaines eaux dites minérales ont un degré hydrotimétrique très élevé (entre 100 et 150). Le calcium qui est un élément de la dureté est généralement l'élément dominant des eaux potables. Il existe essentiellement sous forme de bicarbonate et en quantité moindre sous forme de sulfate et de chlorure. Les eaux potables de bonne qualité renferment de 100 à 140 mg de calcium par litre (250 a 350 mg en CaCO3). Les eaux qui dépassent 200 mg de calcium présentent de sérieux inconvénients pour les usages domestiques et pour l'alimentation des chaudières. Le magnésium, autre élément de la dureté donne un goût désagréable à l'eau à partir de certaines teneurs. La concentration limite tolérée est de 125 mg.l-1 . Le degré permanent indique la quantité d'ions calcium et magnésium persistant après ébullition. Il est d'autant plus élevé que l'eau est plus riche en anions autres que les bicarbonates (sulfates, chlorures, nitrates) et en magnésium. Table 4 Dureté de quelques eaux de distribution en °F Eaux très dures (+ de 35 °F) Eaux dures (de 26 à 35 °F) Eaux moyennement dures (de 16 à 25 °F) Eau douces (6 à 10 °F) Amay 50 Bruxelles 35 Eeklo 25 Eupen 10 Louvain la Neuve Ottignies 42 Casteau 35 Korbeek-Lo 25 Oud-Turnhout 10 Beauvechain 40 Ciney 35 Namur 20 Tesserdenlo 6 Leuze 40 Waremme 35 Rumst 20 Bruges 38 Baudour 34 Kapellen 19 Scholen 38 Liège 34 Campine du Nord 18 Eaux très douces (0 à 5 °F) Brasschaat 33 Grobbendonk 16 Verviers 2 Charleroi 32 Hasselt 16 Chaumont- Gistoux 30 Anvers 15 Mons 30 Lanaken 15 Seneffe 28 Herentals 12 Jambes 26
  13. 13. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 11 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.4. L'alcalinité Elle mesure la basicité de l'eau: elle est principalement due aux ions hydroxydes (HO- ), carbonates ( −2 3CO ) ou phosphates ( −3 4PO ). C'est le nombre de millilitre d'acide sulfurique 1:50 normale nécessaire pour titrer 100 ml d'eau et avoir un virage avec la phénolphtaléine. Ce taux dépend de la concentration en ions hydroxydes ([HO- ]), un demi de la concentration en ions carbonates (     −2 32 1 CO ) ou un tiers de la concentration en ions phosphates ( [ ]−3 43 1 PO ) ceci étant dû aux charges. Les unités dépendent de l'indicateur choisi: ! méthylorange: zone de virage 4 ! phénolphtaléine: zone de virage 8,9 On dosera donc plus avec le méthylorange qu'avec la phénolphtaléine. Avec le méthylorange on dosera les hydrogénocarbonates en plus des ions cités ci-dessus (hydroxydes, carbonates et phosphates). Autrement dit de façon plus détaillée2: Le titre alcalimétrique ou T. A. est égal au nombre de millilitres d'acide sulfurique N/50 nécessaires pour neutraliser à la phénolphtaléine, c'est-à-dire vers pH 8,6, 100 ml d'eau. Il mesure la totalité des alcalis libres + 1/2 de l'alcali combiné en carbonate + 1/3 de l'alcali combiné en phosphate tribasique. 1 degré T. A. correspond à: 8 mg.l-1 de NaOH ou 21,2 mg.l-1 de Na2CO3 20 mg.l-1 de CaCO3 76 mg.l-1 de Na3PO4, 12 H2O Le titre alcalimétrique complet ou T. A. C. est égal au nombre de millilitres d'acide sulfurique N/50 nécessaires pour neutraliser au méthylorange, c'est-à-dire vers pH 4,4, 100 ml d'eau. Il mesure la totalité des alcalis libres et carbonatés et les 2/3 de l'alcali combiné en orthophosphate tribasique. 1 degré T. A. C. correspond à: 8 mg.l-1 de NaOH ou 10,6 mg.l-1 de Na2CO3 16,8 mg.l-1 de NaHCO3 10 mg.l-1 de CaCO3 16,2 mg.l-1 de Ca(HCO3)2 14,6 mg.l-1 de Mg(HCO3)2 38 mg.l-1 de Na3PO4, 12 H2O Dans les eaux naturelles: • T. A. C. est sensiblement égal à la dureté carbonatée (carbonates et bicarbonates de calcium et de magnésium) exprimée en degrés français. Toutefois pour les eaux renfermant du bicarbonate de sodium, le T. A. C. est majoré de 1° par 16,8 mg de NaHCO3 par litre d'eau. • T. H.-T. A. C. correspond à la dureté apportée par les chlorures et les sulfates, à condition que l'eau ne renferme pas de bicarbonate de sodium. En Allemagne et dans certains autres pays européens, on utilise les valeurs p et m. Elles correspondent respectivement à 5 fois nos valeurs T. A. et T. A. C.
  14. 14. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 12 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition L'alcalinité d'une eau peut aussi être appréciée qualitativement par son pH (on sait que le pH est le logarithme décimal de l'inverse de la concentration en ions hydrogène). Le pH de l'eau pure à 20 °C est 7. Il varie en sens contraire de la température comme il ressort du tableau ci-après: Table 5 (avec source référence 4) Température (°C) pH Kw.10-14 0 7,5 0,114 5 7,37 0,185 10 7,27 0,292 15 7,17 0,45 20 7,08 0,681 25 6,99 1,008 30 6,92 1,469 35 6,84 2,089 40 6,77 2,919 50 6,6(3) 5,474 100 6,1 160 5,8 200 5,7 250 5,5 300 5,45 350 5,5 Les valeurs admises varient légèrement selon les auteurs (pour certains 5,6 entre 300 et 350 °C). Les pH supérieurs à 7 sont considérés comme alcalins, les pH inférieurs comme acides. 1.1.5. L'acidité On titre avec de la soude 1/10 normale. Les valeurs vont dépendre de l'indicateur utilisé. 1.1.6. pH Voir 2.2.1.1 à la page 47. Voir aussi Table 5 à la page 12. 1.1.7. La salinité C'est la quantité totale de sel dissous dans un litre d'eau. La salinité s'exprime en milligrammes ou en grammes de sels solubles par litre d'eau. Il est souvent important de connaître la teneur en chlorures. La composition de l'eau de mer est assez variable, comme le montre le tableau suivant, qui donne la teneur totale en sels et la composition de la fraction saline des eaux de différentes mers en 19525:
  15. 15. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 13 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 6 Teneur en sel (%) Caspienne 0,63 % Mer Noire 1,77 % Mer Baltique 1,77 % Mer du Nord 3,31 % Méditer- ranée 3,37 % Atlan- tique 3,63 % Mer Morte 22,30 % NaCl 58,25 79,39 84,70 78,04 77,07 77,03 36,55 KCl 1,27 1,07 » 2,09 2,48 3,89 4,57 CaCl2 » » » 0,20 » » 11,38 MgCl2 10,00 7,38 9,73 8,81 8,76 7,86 45,20 NaBr + MgBr2 » 0,03 » 0,28 0,49 1,30 0,85 CaSO4 7,78 0,60 0,13 3,82 2,76 4,63 0,45 MgSO4 19,68 8,32 4,96 6,56 8,34 5,29 » CaCO3 + MgCO3 3,02 3,21 0,48 0,18 0,10 » » 1.1.8. La résistivité électrique L'eau pure est très résistante. Son unité est le Ω.cm. Pour plus d'information voir le paragraphe 2.2.1.4 à la page 50. POURQUOI LES INDUSTRIES MESURENT-ELLES LA CONDUCTIVITÉ DES EAUX REJETÉES EN AVAL ?3 Pour le refroidissement et le nettoyage des installations, l'industrie utilise surtout l'eau des fleuves et des rivières. Cette eau est pompée en amont et rejetée en aval du site industriel. Dans le but de conserver constante la qualité de l'eau (composition, température,...) des cours d'eau, la loi impose aux industries que l'eau rejetée soit de qualité comparable à celle de l'eau pompée: d'où la présence d'unités de purification et de refroidissement situées sur les sites industriels. Le rejet de ces eaux est donc soumis à la mesure régulière de nombreux paramètres. Un de ces paramètres est la conductivité électrique de l'eau à une température donnée. Ces eaux doivent avoir une composition ionique semblable à celle de l'eau prélevée: une conductivité trop élevée des eaux rejetées indiquerait une quantité anormale d'ions, mettant ainsi en danger l'écosystème du cours d'eau. L'enregistrement graphique en continu de la conductivité (Voir ci-dessous 6) d'une eau rejetée montre bien les limites inférieures et supérieures à ne pas dépasser.
  16. 16. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 14 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.9. La turbidité2 C'est la mesure de la transparence (la limpidté) spectrophotométrique. Attention, dans ce cas la loi de Beer-Lambert ne s'applique pas car les particules n'absorbent pas. (Voir aussi 2.2.1.5 et 2.2.2 page 51). La turbidité d'une eau est l'inverse de sa transparence. Plusieurs méthodes de mesure ont été proposées: ! détermination de la limite de visibilité d'un objet immergé ! comparaison de la transparence de l'échantillon à celle d'un échantillon d'eau distillée auquel on ajoute goutte à goutte une solution alcoolique de mastic. La turbidité est alors évaluée en nombre de «gouttes de mastic» nécessaires pour obtenir la même transparence ! comparaison avec un échantillon limpide à l'aide de néphélomètres utilisant souvent l'effet Tyndall. Certains appareils (turbidimètre Hellige) permettent une lecture directe. Les méthodes utilisées le plus couramment pour la détermination de la turbidité et des autres caractéristiques des eaux naturelles sont rassemblées dans l'ouvrage de RODIER, L'analyse chimique et physico-chimique de l'eau. Certaines d'entre elles ont été homologuées par l'AFNOR (Association Française de Normalisation). La turbidité des eaux de surface, spécialement de celles puisées dans les cours d'eau, peut subir des variations très brutales et de très grande amplitude. 1.1.10. Taux de gaz dissous Notamment le dioxyde de carbone, l'oxygène et l'azote moléculaire. Il y a aussi dans certains cas l'hydrogène sulfuré et l'ammoniac7. Oxygène2 La teneur d'une eau en oxygène dissous s'exprime le plus souvent en milligrammes par litre. Elle varie dans les eaux naturelles de zéro à la saturation, selon leur origine. Anhydride carbonique2 Les eaux naturelles renferment des quantités variables d'anhydride carbonique, généralement en équilibre avec les carbonates et bicarbonates qu'elles contiennent. L'anhydride carbonique dit «agressif» est celui qui se trouve en excès par rapport à la dose d'équilibre. Les teneurs s'expriment également en milligrammes de CO2 par litre d'eau.
  17. 17. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 15 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 7 - Solubilité des gaz dans l'eau (p = 101325 Pa de gaz pur)4 Gaz Solubilité (mg.l-1 à 25 °C) kH (Constante d'Henry en mM.atm-1 à 20 °C) O2 40,3 1,3 N2 17,9 0,7 CO2 1,5.103 23 O3 580 H2 1,57 0,85 Cl2 6,3.103 H2S 3,35.103 SO2 93.103 NH3 414.103 Air 0,79 He 0,37 Ar 1,5 Ne 0,5 Table 8 - Solubilité de l'oxygène dans l'eau en fonction de la température (p = 101325 Pa d'air à 21 % d'oxygène)4 T (° C) Solubilité (mg.l-1 ) T (° C) Solubilité (mg.l-1 ) T (° C) Solubilité (mg.l-1 ) T (° C) Solubilité (mg.l-1 ) 0 14,6 10 11,3 20 9,2 30 7,6 1 14,2 11 11,1 21 9 40 6,6 2 13,8 12 10,9 22 8,9 50 5,6 3 13,5 13 10,6 23 8,7 4 13,1 14 10,4 24 8,6 5 12,8 15 10,2 25 8,4 6 12,5 16 10 26 8,2 7 12,2 17 9,8 27 8,1 8 11,9 18 9,6 28 7,9 9 11,6 19 9,4 29 7,8 1.1.11. Caractéristiques organoleptiques C'est en principe le goût. Mais comme cela est très subjectif, on l'utilise peu. On peut aussi parler de l'odeur... mais là aussi c'est peu utilisé. Pour les paramètres physiologiques, il s'agit essentiellement de caractériser le goût et l'odeur d'une eau. Ces déterminations sont assez subjectives. Des tableaux existent qui donnent les limites de perception des saveurs en mg.l-1 pour les composés typiques (FeSO4, Cl2, H2S, etc...)7. 1.1.12. Coloration7 Au niveau de la couleur, on distingue couleur apparente et couleur vraie, cette dernière étant obtenue après centrifugation de l'eau. Comme unité, on convient de choisir la couleur d'une solution contenant 1 mg de platine par litre.
  18. 18. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 16 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.13. Pouvoir colmatant On le mesure dans un calmatomètre. C'est le volume d'eau avant de pouvoir boucher un filtre avec ce volume d'eau. Figure 1 - Colmatomètre Baudrey 1.1.14. Teneur en silice2 Cette teneur s'exprime toujours en milligrammes de SiO2 par litre d'eau. Les eaux les plus douces sont très souvent les plus riches en silice ; on les trouve dans les régions granitiques ou très argileuses (Massif Central, Vosges, Ardennes, Bretagne, Landes, etc.). La teneur en silice des eaux peut varier de quelques milligrammes à 50 mg.l-1 . La silice existe principalement à l'état ionique, accessoirement à l'état colloïdal. 1.1.15. Les matières sédimentables7 Elles sont mesurées par la quantité ayant sédimenté en deux heure dans le cône de IMHOFF (cône gradué de quarante centimètre de hauteur et d'un litre de capacité). 1.1.16. Matières en suspension L'abréviation est MES. C'est notamment à cause de ces MES qu'il y a une certaine couleur et une certaine turbidité. Exemples de MES: argile, sable, bactéries, champignons, etc ... Pour sans débarrasser, on peut filtrer l'eau ou provoquer une dessiccation à 100 - 120 °C. On mesure les MES par le volume dans un cône ou une mesure de masse.
  19. 19. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 17 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.17. Demande biologique en oxygène (DBO) Remarque: les MES, la DCO et la DBO sont des paramètres très important dans l'industrie. On note la DBO de la façon suivante: 5 20DBO 5: nombre de jours 20: température L'expérience est réalisée dans le noir. La DBO est la quantité d'oxygène (en mg) qui a été nécessaire pour oxyder les matières organiques présentes dans un (1) litre d'eau par les micro-organismes (bactéries). Ce paramètre est très important à la sortie de l'épuration, car il détermine les déchets biodégradables. Dans le cas de déchets non-biodégradables (détergents et pesticides), il faut alors procéder en deux étapes: ! Dégradation des matières carbonylés ! Dégradation des matières azotées. Il faut 20 jours pour détruire entièrement les matières biodégradables. Le cas des polymères est plus complexe: ! Les polycoprolactone sont très biodégradables, donc leur mise en œuvre est très difficile. ! Les polymères étant difficilement biodégradable, on va faire des copolymères (plusieurs monomères) pour augmenter la biodégradabilité. Dispositif expérimental: ! bouteilles brunes plus un dispositif pour mesurer l'oxygène (nommé oxytop) ! dans le bouchon on met une pastille de NaOH, qui sert à neutraliser le dioxyde de carbone (dû à l'augmentation de la biomasse) car l’oxytop fait une mesure de pression. 1.1.18. Demande chimique en oxygène (DCO) VUE GÉNÉRALE La DCO est l'oxydation des molécules à l'aide de produit chimique qui est souvent un oxydant. On peut utiliser le bichromate de potassium (K2Cr2O7, qu'on fait bouillir avec l'eau, de l'acide sulfurique et
  20. 20. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 18 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition des catalyseurs qui sont à base d'argent ou de mercure), ou du permanganate de potassium (KMnO4). Dans ce dernier cas on mesure l'oxydabilité de l'eau. Dispositif expérimental: Si l'eau est peu polluée On titre l'excès de bichromate de potassium dans l'eau. On utilise la spectrométrie dans le visible sur le bichromate de potassium qui est orange. On effectue une mesure d'absorption dans le visible. Grâce à la loi de Beer-Lambert (A = ε.l.C, avec ε coefficient d'extinction molaire), on a une relation linéaire entre A (l'absorbance) est la concentration. Si l'eau est très polluée On dose les produits chromeux (Cr3+ ) qui sont vert par spectrométrie dans le visible. Malgré tout cela, il existe des substances qui ne sont pas oxydées: ce sont les phénols et les aromatiques. En général, le DCO est supérieure à la DBO. Si on a une égalité entre DCO et DBO, cela veut dire que tout est biodégradable. NORMES RÉGIONALES Les normes sont plus sévères en Flandre qu'en Wallonie. 1.1.19. Carbone organique total (COT) Cela mesure la quantité totale de carbone dans les produits organiques. 1.1.20. Carbone total (CT) Mesure le carbone organique et minéral. On le mesure en brûlant et en déterminant le quantité de dioxyde de carbone. 1.1.21. Exemple: caractéristique de l'eau de mer Dureté totale 650 °F Dureté temporaire 15 °F Dureté permanente 635 °F Salinité totale 3100 °F (31 g.l-1 ) Titre alcalimétrique 15 °F pH 8,2 1.1.22. Qu'appelle-t-on une eau potable ? (en France) Une eau, pour être considérée comme potable et pouvoir être distribuée à une collectivité, doit satisfaire aux conditions suivantes: (Arrêté ministériel du 10.08.1961 J. O. du 26.08.1961)
  21. 21. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 19 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition ! ne pas contenir d'organismes parasites ou pathogènes ! ne pas contenir, dans le cas d'une eau non traitée: - d'Eschérichia Coli dans 100 ml d'eau - de Streptocoques fécaux dans 50 ml d'eau - de Clostridium Sulfito-réducteurs dans 20 ml d'eau ! ne pas contenir, dans le cas d'une eau traitée: - d'Eschérichia Coli dans 100 ml - de Streptocoques fécaux dans 50 ml La présence de Clostridium Sulfito-réducteurs en petit nombre est tolérable dans une eau traitée et n'implique pas à elle seule la non potabilité de l'eau. ! ne pas présenter de coloration dépassant 20 unités (échelle colorimétrique au platine cobalt), ni une turbidité supérieure à 15 gouttes de solution alcoolique de gomme mastic à 1/1000 en période normale. ! ne pas avoir un pouvoir colmatant dû aux éléments en suspension supérieur à 0,1 et ne pas contenir d'algues ou autres éléments figurés. ! ne pas présenter d'indices chimiques de pollution, ni de concentration en substances toxiques ou indésirables supérieures aux taux fixés par la loi. ! la minéralisation totale ne doit pas excéder 2 grammes par litre. En outre, l'eau ne doit présenter ni odeur ni saveur désagréables. CONTRÔLE DE L'EAU POTABLE Outre les analyses classiques qui demandent du temps, les hommes ont utilisé des poissons. Le premier fut la truite dans le .... "truitomètre". En effet la truite est un poisson sensible à la pollution, notamment chimique. Le truitomètre était un appareil simple comme le montre le schéma: c’était un simple entonnoir dans lequel l’eau rentrait tangentiellement et tourbillonnait, la truite nageant en permanence à contre courant. Dès qu’une pollution était dans l’eau, la truite mourait, tombait au fond de l’entonnoir ce qui déclenchait une alarme. Mais l’homme a trouvé encore mieux… un poisson encore plus sensible à la pollution ; c’est le poisson éléphant Gnathonemus Petersii de la famille des mormyridae. Celui-ci envoie des impulsions électriques par sa queue afin de lui permettre de se diriger et de repérer ses proies. Lors d'une pollution
  22. 22. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 20 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition chimique, les impulsions électriques diminuent ; il suffit de les capter et à un certain seuil de déclencher une alarme. Notes sur le poisson éléphant (de http://aquafish.free.fr/ et http://www.upmf-grenoble.fr/labicog/) Ils sont également utilisés dans l'industrie car leur état de santé indique immédiatement la qualité de l'eau dans laquelle ils évoluent. L'intérêt que l'on porte souvent à ce poisson, outre son allure étrange qui fait de lui une curiosité en aquariophilie, est l'organe électrique qu'il possède dans sa queue. Cet organe n'a pas encore révélé tous ses secrets et fait l'objet de nombreuses recherches à travers le monde. D'une manière générale, ce poisson est passionnant et fort méconnu des aquariophiles. Organe Electrique L'organe électrique du poisson éléphant se situe dans son pédoncule caudal. Les récepteurs se trouvent quant à eux proche de la tête de l'animal. Cet organe électrique intéresse beaucoup de chercheurs à travers le monde et trouve des applications militaires ainsi qu'en médecine. Nous allons exposer ici quelques résultats de recherche. La principale fonction de cet organe électrique n'est pas l'attaque (le Gnathonemus Petersii est un poisson électrique à faible courant) mais un sens supplémentaire lui permettant de se repérer dans les eaux sombre et boueuses ainsi que de repérer ses proies. Les décharges électriques qu'ils émettent sont également un moyen de communication entre les individus Gnathonemus Petersii. Quelques chiffres Fréquence des impulsions: De 5 à 50 fois par seconde. Durée de l'impulsion: 1 milli-seconde environ. Amplitude des impulsions: De 5 à 20 V au contact du poisson et entre 1 et 200 mV dans l'eau. Puissance des impulsions: Quelques milli-watts. Danger: Aucun pour l'homme, même en contact direct avec le poisson. Ces impulsions sont invisibles mais il est possible de les transformer en quelque chose d'appréciable par des humains. On peut ainsi les transposer vers de l'audio ou les afficher sur un oscilloscope. Il est possible de réaliser soi-même ces transpositions. Exemple simple d'expérience mettant en évidence les décharges électriques: Avec l'amplificateur d'une chaîne HIFI. Trempez deux fils dénudés écartés de 2 cm, connectés à l'entrée microphone de l'amplificateur, directement dans l'eau à proximité des poissons. En réglant le volume sonore, il est possible d'entendre des crépitements qui sont en fait les décharges impulsionnelles transformées en son. Le bourdonnement continu du 50 Hz peut être supprimé en mettant l'aquarium à la masse, ou en éteignant les équipements électriques de l'aquarium (néons, chauffage, pompe, ...). Déplacements nocturnes Les impulsions électriques générées par le poisson ont un rôle de "sonar". Le principe général est simple à énoncer: chaque objet (qui possède une résistance et une capacitance) se trouvant dans le champ électrique généré par l'impulsion provoque une distorsion de ce champ. Le poisson possède des capteurs permettant d'évaluer cette distorsion. La position de l'objet est évaluée en orientation et en distance. L'orientation est donnée grâce aux récepteurs: le flanc qui enregistre la plus grande distorsion indique si l'objet se trouve à la droite ou à la gauche du poisson. L'orientation précise de l'objet est trouvée par une évaluation de la direction de la perturbation. Enfin, la distance de l'objet est donnée par une évaluation de la force et du focus de la distorsion.
  23. 23. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 21 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Le monde en trois dimensions qui entoure le poisson est perçu comme une "projection" en deux dimensions de ce monde sur son corps. Il semblerait donc que la position d'un objet soit perçue comme un point plus ou moins intense et flou sur le corps du poisson. L'image perçue n'est donc pas sans ambiguïté. Ceci est en partie résolu par le fait que le flanc opposé à l'endroit ou se trouve l'objet est tout de même stimulé (faiblement) et apporte donc des informations supplémentaires mais insuffisantes néanmoins pour restituer une position en trois dimensions. Comme pour la vision binoculaire, une deuxième source d'information est nécessaire pour localiser les objets: c'est sûrement le but du mouvement permanent de la queue du poisson. Les divers angles qu'elle adopte offrent une multitude d'images supplémentaires (elle aussi en deux dimensions). En recoupant toutes ces informations, le poisson arrive à constituer une image en trois dimensions de son environnement. De même, le poisson arrive à déterminer ce qui bouge de ce qui est fixe en comparant deux "images" successives. La perception passive du faible champ électrique produit par les autres poissons (et proies) est une information intéressante. Recherche de nourriture La recherche de nourriture utilise les nombreux sens disponibles du poisson. L'usage des impulsions électriques est le sens majeure dans le noir ou dans un environnement complexe et inconnu. Mais lorsque c'est possible, la vision devient le sens dominant. Toutefois certains poissons n'apprécient pas du tout la lumière et ne sortent pas de leur cachettes les soirs de pleine lune. En captivité, cette peur de la lumière peut disparaître si l'on habitue le poisson à se nourrir lorsque la lumière est allumée. Dans un environnement sombre où les impulsions électriques sont inefficaces, le poisson se base alors sur les mouvements de ses proies. Ces mouvements sont perçus par des capteurs situés le long de la ligne latérale du poisson. Il est également en mesure d'évaluer les caractéristiques électriques des proies (c'est à dire leur résistance et leur capacitance). Il distingue ainsi aisément les objets inanimés des autres et identifie le type de la proie. Gnathonemus Petersii utilise également le toucher de son rostre ainsi qu'une analyse chimique pour déterminer la nature de sa proie. Evidemment, lorsque c'est possible, le poisson-éléphant utilise au mieux tous les sens qu'il dispose pour trouver ses proies rapidement. Mais chaque individu possède sa propre stratégie qui favorise tel ou tel sens en fonction de l'environnement et de son expérience. Communication entre poissons Lorsque deux poissons émettant des fréquences similaires entrent dans la même zone, chaque poisson adapte sa fréquence, évitant ainsi des interférences gênantes. L'un des poissons augmente sa fréquence tandis que l'autre l'abaisse. La nature de l'émission électrique dépend du sexe de l'animal. Ainsi, un poisson, en analysant l'émission d'un autre, connaît son sexe mais également son espèce et peut-être même l'identité de ce dernier. Chaque poisson a la possibilité d'indiquer aux autres son humeur (agressivité, bonne humeur, ...) en changeant les caractéristiques de ses impulsions. Références Bibliographie Laboratoire de Biologie du Comportement SHS - Grenoble (http://www.upmf-grenoble.fr/labicog/) Galerie de photos
  24. 24. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 22 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Décharges électriques des Mormyres Les poissons de la famille des Mormyridae, ou mormyres, appartiennent à près de 200 espèces différentes, dont la plus connue est le poisson-éléphant Gnathonemus petersii, connu pour son barbillon qui rappelle une trompe. Ils vivent tous dans les eaux très douces d'Afrique tropicale. Ces poissons possèdent à la base de la queue un organe électrique qui produit des décharges qui se présentent sous la forme d'impulsions extrêmement brèves (moins d'une milliseconde, moins qu'un potentiel d'action nerveux) répétées avec un rythme variable sans interruptions de plus d'une seconde, sauf en cas de stress. Pour un poisson donné, la forme de l'impulsion de la décharge est constante sur la journée ou sur l'année, et présente des caractéristiques propres à son espèce, parfois à son âge ou à son sexe, en particulier pendant la saison de reproduction. Les décharges se suivent en séquences stochastiques, c'est-à-dire que l'intervalle de temps qui sépare une impulsion de la précédente varie de façon partiellement imprévisible. Nous mesurons en millisecondes cette durée de l'intervalle inter- impulsion, afin de caractériser ces rythmes et d'évaluer l'importance qu'ils peuvent avoir pour porter de l'information. Figure 1: Impulsion électrique du poisson éléphant, Gnathonemus petersii Abscisse: Echelle des temps de la figure 1 (= 4000 fois l'échelle de la figure 2) Ordonnée: amplitude, différence de potentiel - Polarité de référence: tête positive. Enregistrée avec deux électrodes, la courbe monte lorsque l'électrode placée plus près de la tête devient plus positive que celle placée plus près de la queue. Le signal s'inverse si le poisson se retourne. La valeur absolue de l'amplitude, mesurée en volts, est difficile à connaître à la source. Il faut pour cela sortir les poissons de l'eau et poser les électrodes à son contact. Dans ces conditions, la décharge est souvent déformée. Ordre de grandeur: entre 5 et 20 volts. Lorsqu'on la capte avec des électrodes placées dans un aquarium, ou telle qu'elle est perçue par un autre poisson, son amplitude baisse en fonction inverse du cube de la distance. Ordre de grandeur: entre 1 et 200 millivolts. Figure 2: Chronogramme, et test de séquençage d'inégalités.
  25. 25. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 23 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Chronogramme: Abscisse: Echelle des temps de la figure 2 (= 1/4000 l'échelle de la figure 1). Les impulsions (en haut, en vert) se suivent dans le temps séparées par des intervalles qui forment un rythme, représenté par une suite de points. Ordonnée: Durée de l'intervalle inter-impulsion Ces points sont placés en reportant en ordonnée (échelle logarithmique), pour chaque impulsion, la durée de l'intervalle qui la sépare de la précédente. Si les intervalles sont courts (cadence rapide, fréquence élevée), les points se suivent de près et sont placés bas. A l'inverse, si les intervalles sont longs, les points sont écartés et placés haut. Dans cette représentation, la mesure de l'amplitude, supposée constante à la source, n'intervient pas. Test de séquençage d'inégalités La durée de chaque intervalle est comparée à celle de l'intervalle précédent: supérieure (+) ou inférieure (-) ou égale (=). A une séquence d'intervalles (ex: 512 ms, 520 ms, 519 ms, 95 ms...) est ainsi associée une séquence de variations d'intervalles (+, -, -, ...) formant des combinaisons qui peuvent être quantifiées, par exemple les tétragrammes: (----) (---+), (--+-), (-- ++), etc. Selon les cas, telle ou telle combinaison peut apparaître statistiquement de façon plus abondante. 1.1.23. Norme de la Région Bruxelles-Capitaleb Annexe I. — PARAMETRES ET VALEURS PARAMETRIQUES 1.1.23.1. PARTIE A - Paramètres microbiologiques Paramètres Valeur paramétrique (nombre/100 ml) Escherichia coli (E. Coli) 0 Entérocoques 0 b 24 JANVIER 2002. - Arrêté du Gouvernement de la Région de Bruxelles-Capitale relatif à la qualité de l’eau distribuée par réseau (Moniteur Belge du 21 février 2002 p 6600-6625).
  26. 26. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 24 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.23.2. PARTIE B - Paramètres chimiques Paramètres Valeur paramétrique Unité Notes Acrylamide 0,10 µg/l Note 1 Antimoine 5,0 µg/l Arsenic 10 µg/l Benzène 1,0 µg/l Benzo(a)pyrène 0,010 µg/l Bore 1,0 mg/l Bromates 10 µg/l Note 2 Cadmium 5,0 µg/l Chrome 50 µg/l Cuivre 2,0 mg/l Notes 3 et 3bis Cyanures 50 µg/l 1,2 – dichloroéthane 3,0 µg/l Epichlorhydrine 0,10 µg/l Note 1 Fluorures 1,5 mg/l Plomb 10 µg/l Notes 3 et 4 Mercure 1,0 µg/l Nickel 20 µg/l Note 3 Nitrates 50 mg/l Note 5 Nitrites 0,50 mg/l Note 5 Pesticides 0,10 µg/l Notes 6 et 7 Total pesticides 0,50 µg/l Notes 6 et 8 Hydrocarbures aromatiques polycycliques 0,10 µg/l Somme des concentrations en composés spécifiés ; Note 9 Sélénium 10 µg/l Tétrachloroéthylène et trichloroéthylène 10 µg/l Somme des concentrations de paramètres spécifiés Total trihalométhanes (THM) 100 µg/l Somme des concentrations en composés spécifiés ; Note 10 Chlorure de vinyle 0,5 µg/l Note 1 Note 1 : La valeur paramétrique se réfère à la concentration résiduelle en monomères dans l’eau, calculée conformément aux spécifications de la migration maximale du polymère correspondant en contact avec l’eau. Note 2 : Si possible, sans compromettre la désinfection, le fournisseur devrait s’efforcer d’obtenir une valeur inférieure. La valeur paramétrique doit être respectée au plus tard le 25 décembre 2008. La valeur paramétrique pour les bromates au cours de la période comprise entre le 25 décembre 2003 et le 24 décembre 2008 est de 25 µg/l. Note 3 : Cette valeur s’applique à un échantillon d’eau destinée à la consommation humaine, prélevé au robinet par une méthode d'échantillonnage appropriée de manière à être représentatif d’une valeur moyenne hebdomadaire ingérée par les consommateurs. Le fournisseur tient compte de la fréquence de niveaux maximaux susceptibles d’avoir des effets négatifs sur la santé des personnes.
  27. 27. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 25 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Note 3bis : La valeur paramétrique est de 1,0 mg/l à la frontière entre le réseau de distribution et l’installation privée. Note 4 : La valeur doit être respectée au plus tard le 25 décembre 2013. La valeur paramétrique applicable au plomb est de 25 µg/l au cours de la période comprise entre le 25 décembre 2003 et le 24 décembre 2013. Le fournisseur veille à ce que toutes les mesures appropriées soient prises pour réduire le plus possible la concentration en plomb dans les eaux destinées à la consommation humaine au cours de la période nécessaire pour se conformer à la valeur paramétrique. Lors de la mise en œuvre des mesures destinées à atteindre cette valeur, le fournisseur donne progressivement la priorité aux cas où les concentrations en plomb dans les eaux destinées à la consommation humaine sont les plus élevées. Note 5 : Le fournisseur veille à ce que la condition selon laquelle [nitrates]/50 + [nitrites]/3 ≤ 1, [la concentration en mg/l pour les nitrates (NO3) et pour les nitrites (NO2) est indiquée entre crochets] soit respectée et que la valeur 0,10 mg/l pour les nitrites ne soit pas dépassée dans les eaux au départ des installations de traitement. Note 6 : Par "pesticides", on entend: — les insecticides organiques; — les herbicides organiques; — les fongicides organiques; — les nématocides organiques; — les acaricides organiques; — les algicides organiques; — les rodenticides organiques; — les produits antimoisissures organiques; — les produits apparentés (notamment les régulateurs de croissance) et leurs métabolites, produits de dégradation et de réaction pertinents. Seuls les pesticides dont la présence dans une distribution donnée est probable doivent être contrôlés. Note 7 : La valeur paramétrique s’applique à chaque pesticide particulier. En ce qui concerne l’aldrine, la dieldrine, l’heptachlore et l’heptachlorépoxyde, la valeur paramétrique est 0,030 µg/l. Note 8 : Par "total pesticides", on entend la somme de tous les pesticides particuliers détectés et quantifiés dans le cadre de la procédure de contrôle. Note 9 : Les composés spécifiés sont les suivants: — benzo(b)fluoranthène; — benzo(k)fluoranthène; — benzo(ghi)pérylène; — indéno(1,2,3-cd)pyrène. Note 10 : Si possible, sans compromettre la désinfection, le fournisseur devrait s’efforcer d’atteindre une valeur inférieure. Les composés spécifiés sont : le chloroforme, le bromoforme, le dibromochlorométhane et le bromodichlorométhane. 1.1.23.3. PARTIE C 1.1.23.3.1. Paramètres indicateurs
  28. 28. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 26 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Paramètres Valeur paramétrique Unité Notes Aluminium 200 µg/l Ammonium 0,50 mg/l Chlorures 250 mg/l Note 1 Clostridium perfringens (y compris les spores) 0 nombre/100 ml Note 2 Couleur Acceptable pour les consommateurs et aucun changement anormal Note 12 Conductivité 2100 et aucun changement anormal µS/ cm à 20 °C Note 1 Concentration en ions hydrogène ≥ 6,5 et ≤ 9,2 unités pH Note 1 Fer 200 µg/l Manganèse 50 µg/l Odeur Acceptable pour les consommateurs et aucun changement anormal Note 13 Oxydabilité 5,0 mg/l O2 Note 3 Sulfates 250 mg/l Note 1 Sodium 200 mg/l Saveur Acceptable pour les consommateurs et aucun changement anormal Note 13 Teneur en colonies à 22 °C Aucun changement anormal Bactéries coliformes 0 nombre/100 ml Carbone organique total (COT) Aucun changement anormal Note 5 Turbidité 4 NTU Note 6 Phosphore 5 mg/l P2O5 Chlore libre résiduel ≤ 250 µg/l Note 10 Température 25 Degré Celsius Note 4 1.1.23.3.2. Radioactivité Paramètres Valeur paramétrique Unité Notes Tritium 100 becquerel/l Notes 7 et 9 Dose totale indicative 0,10 mSv/an Notes 8 et 9 1.1.23.3.3. Paramètres complémentaires Ces paramètres complètent l’information des consommateurs sur les principales caractéristiques de l’eau qui leur est distribuée. Ils ne doivent être mesurés qu'après une modification par le fournisseur de l’origine ou proportions relatives à l’eau fournie ou au minimum une fois par an.
  29. 29. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 27 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Paramètres Valeur paramétrique Unité Notes Calcium 270 mg/l Magnésium 50 mg/l Dureté totale 67,5 Degré français Note 11 Zinc 5000 µg/L Note 1 : Les eaux ne doivent pas être agressives. Note 2 : Ce paramètre ne doit être mesuré que si les eaux proviennent d’eaux superficielles ou sont influencées par elles. En cas de non-respect de cette valeur paramétrique, le fournisseur procède à une enquête sur la distribution d’eau pour s’assurer qu’il n’y a aucun danger potentiel pour la santé humaine résultant de la présence de micro-organismes pathogènes, par exemple des cryptosporidium. Le fournisseur transmet les résultats de ces enquêtes à l’administration conformément aux dispositions de l’article 7.6. Note 3 : Ce paramètre ne doit pas être mesuré si le paramètre COT est analysé. Note 4 : L’eau doit être déclarée non conforme si la valeur paramétrique est dépassée. Note 5 : Ce paramètre ne doit pas être mesuré pour les distributions d’un débit inférieur à 10000 m3 par jour. Note 6 : En cas de traitement d’eaux de surface, le fournisseur devrait viser une valeur paramétrique ne dépassant pas 1,0 NTU (nephelometric turbidity units) dans l’eau au départ des installations de traitement. Note 7 : Les fréquences de contrôle seront fixées ultérieurement par le Ministre. Note 8 : A l’exclusion du tritium, du potassium 40, du radon et des produits résultant de la désintégration du radon. Les fréquences de contrôle, les méthodes de contrôle et les points de contrôle les plus appropriés seront fixés ultérieurement par le Ministre. Note 9 : Le fournisseur n’est pas tenu d’effectuer des contrôles de l’eau destinée à la consommation humaine en ce qui concerne le tritium ou la radioactivité pour déterminer la dose totale indicative lorsqu’il a l’assurance, sur la base d’autres contrôles effectués, que les niveaux de tritium ou la dose totale indicative calculée sont nettement inférieurs à la valeur paramétrique. Dans ce cas, il transmet à l’administration les motifs de sa décision, notamment les résultats des contrôles effectués, conformément aux dispositions de l’article 8. Note 10 : Ce paramètre doit être mesuré uniquement dans les cas d’utilisation du chlore gazeux ou de l’hypochlorite de soude (eau de Javel). Note 11 : L’eau cesse d’être potable si elle est adoucie en dessous de 15 °F. 1 degré français = 0,56 degré allemand = 0,7 degré anglais = 10 ppm CaCO3 = 4 mg/L Ca. Note 12 : Le fournisseur devrait faire en sorte que la valeur paramétrique ne dépasse pas 20 mg/l sur l'échelle Pt/Co. Note 13 : Le fournisseur devrait faire en sorte que la valeur paramétrique ne dépasse pas un taux de dilution 3 à 25 °C.
  30. 30. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 28 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.1.24. Comparaison de quelques eaux Table 9 ELEMENTS NORMES LYON EVIAN Cachat VICHY St-Yorre VITTEL Hépar CONTREX Pavillon BADOIT St-Galmier PERRIER DURETE en degré français Inférieur à 30° optimal entre 12 et 15 18 à 23 28 22,5 183 156 81 31 MINÉRALISATION TOTALE en g.l-1 2 g.l-1 0,463 6,394 2,518 2,177 1,942 0,546 CALCIUM en mg.l-1 62 à 70 70 71 548 523 174 104 MAGNESIUM en mg.l-1 125 mg.l-1 5,5 à 6,5 25 12 111 61 90 12 POTASSIUM en mg.l-1 1,4 à 1,6 1,1 130 4 3 17,5 0,5 SODIUM en mg.l-1 4 à 5 6 1700 21 16 190 14 FER en mg.l-1 0,3 mg.l-1 0 à 0,1 0 0,12 0,02 0,02 0,05 0,02 SULFATES en mg.l-1 250 mg.l-1 19 à 34 4 77 1433 1225 38 43 NITRATES en mg.l-1 40 mg.l-1 en NO3 3,5 à 6 3 0,6 2 0,3 15,5 12,5 CHLORURES en mg.l-1 250 mg.l-1 4 à 7 0 280 9 6 55,5 25 FLUOR en mg.l-1 1 mg.l-1 0,5 7 0,7 0,7 1,3 0,4 1.2. Caractéristiques secondaires d'une eau et effets biologiques 1.2.1. Sulfate8 Notons que les eaux contenant des sulfates peuvent avoir un effet purgatif léger chez l'adulte si des doses de 1 à 2 g de sulfate sont absorbées journellement, ce qui est conseillé pour «éliminer». Cependant, des doses moins conséquentes de sulfates peuvent avoir un effet purgatif important chez les nourrissons, ce qui est bien sûr déconseillé. 1.2.2. Calcium8 Les ions Ca2+ contribuent à la rigidité des os, sont nécessaires à la coagulation du sang,... Beaucoup de personnes souffrent d'une carence en calcium ; dans ces circonstances, une eau minérale appropriée est un complément non négligeable: 1,5 L de cette eau peut couvrir de 13 à 18 % des besoins journaliers.
  31. 31. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 29 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.2.3. Magnésium8 Les ions Mg2+ sont nécessaires à la contraction musculaire, à la synthèse des protéines, à l'équilibre du système nerveux,... Il est courant que l'organisme soit déficitaire en magnésium car les méthodes de cultures ont diminué la teneur en Mg2+ dans les aliments. Une eau chargée en Mg2+ apporte, ici aussi, un complément indispensable au fonctionnement de l'organisme, d'autant plus que le «magnésium» des eaux est plus facilement assimilable que celui des aliments. 1.2.4. Fluor8 L'apport d'ions F- à l'organisme diminue le risque de caries dentaires. Un rapport écossais révèle qu'à l'arrêt d'un apport supplémentaire en fluorure dans les eaux de distribution d'une région de l'Ecosse, la fréquence des caries a doublé en quelques années chez les moins de 10 ans (Scientific American, oct. 88). La dose optimale de fluor se situerait entre 1,2 et 1,4 mg par jour. Cependant, un excès de fluor se traduit par une apparition de taches blanches sur les dents. 1.2.5. Sodium8 L'absorption régulière d'un excès d'ions Na+ peut être néfaste chez les cardiaques, les hypertendus, certains néphrétiques,... 1.2.6. Potassium8 Dans l'organisme, les ions K+ sont essentiels à la transmission de l'influx nerveux, la contraction musculaire, certaines réactions enzymatiques intracellulaires,... Une alimentation normale nous apporte de 2 à 4 g d'ions K+ par jour, soit de 50 à 100 mmol. L'absorption digestive s'effectue au niveau de l'intestin: elle est très rapide et quasi complète. Les ions K+ s'éliminant à 90 % par le rein, une hypokalémie (carence en «potassium») peut provenir d'un dysfonctionnement du rein entraînant une perte urinaire excessive et donc de K+ . Cette hypokalémie se manifeste, entre autres, par des troubles neuromusculaires entraînant une faiblesse musculaire, une arythmie cardiaque, ... 1.3. Effet des principaux facteurs toxiques de l'eau9 Argent: provoque un noircissement irréversible de la peau ; létal à de très hautes concentrations seulement. Arsenic: reconnu comme cancérogène (par ex. cancer de la peau) ; mortel par toxicité chronique à haute dose (s'accumule dans quelques végétaux aquatiques tel le cresson). Baryum: dangereux pour le cœur, les vaisseaux sanguins et le système nerveux, par stimulation musculaire excessive. Cadmium: occasionne nausées et vomissements ; peut s'accumuler dans le foie et les reins. Cyanure: hautement toxique par perturbation irréversible de l'hémoglobine. Chrome: la forme hexavalente est toxique ; à long terme, entraîne des ulcères.
  32. 32. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 30 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Fluor: au-delà de 4 g/m3 , crée des macules sur les dents ; au-delà de 15 g/m3 , la fluorose apparaît. Mercure: entraîne gingivite, stomatite et tumeurs ; capable d'envahir le système nerveux (maladie de Minamata). Nickel: peut s'accumuler dans les reins et les bloquer. Nitrate/nitrite: associés à la méthémoglobinémie et au cancer de l'estomac (peut interférer avec la détermination analytique du chlore et des Coliformes). Plomb: s'accumule dans les os ; provoque perte d'appétit, anémie et paralysie (saturnisme). Antimoine: similaire à l'arsenic mais à moindre effet. Sélénium: provoque des symptômes d'empoisonnement similaires à ceux de l'arsenic ; est aussi associé à la carie dentaire. HPA (hydrocarbures polycycliques aromatiques): potentiellement cancérigènes. Pesticides chlorés: neurotoxiques ; probablement cancérigènes (par ex. l'aldrine, le chlordane, le DDT, la dialdrine, l'endrine, l'heptachlore, l'heptachlore époxyde). Méthoxychlore: mortel à hautes doses. Organo-phosphates et carbamates: neurotropes, causant convulsions et mort. Toxaphène: neurotoxique. Herbicides chlorés (par ex.: 2,4-D): désagréables plus que toxiques.
  33. 33. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 31 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 10 - Facteurs de toxicité: normes pour les maxima admissibles ou recommandés des concentrations dans l'eau potable (mg/m3 ). U.S.P.H.S.-A.W.W.Ad Facteurs CEE O.M.S. Européenne O.M.S. Intern. Norme Limite recommandéea Limite obligatoireb Ag 10 — — 50 — 50 As 50 50 50 50 10 50 Ba 100 — — 1000 — 1000 Cd 5 10 10 10 — 10 CN- 50 50-100 50-100 200 10 200 Cr 50 50 50 50 — 50 F 1500 1500 1500 — 800-1700 1400-2400 Hg 1 1 1 — — — Ni 50 — — — — — - 3NO (mg/L) 50 45 45 45 45 — - 2NO 100 — — — — — Pb 50 50 100 50 — 50 Sb 10 — — — — — Se 10 10 10 10 — 10 HPA 0,2 0,2 — — — — Aldrine — — 17 — — Chlordane A — — 3 — — DDT — — 42 — — Dialdrine d — — 17 — — Endrine é — — 1 — — Heptachlore f — — 18 — — Heptachlore époxyde i — — 18 — — Lindane n — — 56 — — Méthoxychlore i — — 35 — — Phosphates et carbamates organiques rc — — 100 — — Toxaphène — — 5 — — 2,4-D ; 2,4,5-T ; 2,4,5-TP — — 100 — — a Limite recommandée par l'A.W.W.A. (American Waterworks Association): Si la concentration de l'un de ces constituants excède la valeur recommandée, une autre eau ou un autre traitement doivent être envisagés. b Limite imposée par l'A.W.W.A.: Si la concentration de l'un de ces constituants excède la valeur imposée, une utilisation non alimentaire doit être choisie pour cette eau par les autorités compétentes, car elle représente un danger pour la santé du consommateur. c Pour chaque pesticide, une limite de 0,1 mg/m3 est fixée, et la quantité globale de tous les pesticides présents ne peut pas dépasser 0,5 mg/m3 . Ce paramètre est à l'étude. d Réglementation nationale américaine en matière d'eau potable, dressée par l'Environmental Protection Agency (E.P.A.). (U.S.P.H.S. = US Public Health Service.). 1.4. Les paramètres de nature moins toxique: les paramètres physico-chimiques9 Les substances dont il est question dans cette catégorie ont des répercussions physicochimiques et, souvent, des implications biologiques, sans que ces substances ne soient nécessairement toxiques. Les conséquences principales peuvent être des effets organoleptiques ou esthétiques, des inconvénients techniques telle la corrosion d'un réseau de canalisations, ou une reprise de croissance bactérienne néfaste à la qualité générale de l'eau. De la même manière que les normes se fondent sur une base technologique, les objectifs sont formulés en vue d'aboutir à une eau saine et potable. Les paramètres considérés sont donnés à la Table 11. A concentration excessive, certains facteurs pourraient s'avérer toxiques, mais aux concentrations usuelles ils sont simplement considérés comme indésirables. Bien que la nécessité de circonscrire les
  34. 34. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 32 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition agents toxiques soit évidente, les normes pour les paramètres physico-chimiques sont souvent discutables et peuvent requérir une explication plus développée. Les propriétés organoleptiques de l'eau affectent son acceptation par le consommateur. Ces caractéristiques recouvrent des particularités tels la couleur, le goût, la température, la turbidité et les propriétés moussantes et colorantes, chacune d'elles étant perçues comme déplaisantes. Cependant, la turbidité (tout comme la couleur, et plus particulièrement ce qui relève des matières en suspension) contribue non seulement à une apparence suspecte et sale mais perturbe aussi l'efficacité de la désinfection. La turbidité peut aussi être associée au développement de bactéries, larves, crustacés, vers, mollusques et anguilles. Tous ces éléments biologiques et minéraux devraient, bien sûr, être absents, selon des niveaux de références significatifs. Les limites de concentration en cuivre et en zinc à partir desquelles il y a, de la part du consommateur, rejet de l'eau sont, respectivement, 1 et 5 g/m3 : la première pour son goût, la seconde pour son aspect de film laiteux et graisseux. Le fer et le manganèse ont une portée toxicologique moins directe mais souillent le textile, sont associés à la corrosion des conduites et peuvent promouvoir un regain bactérien. L'aluminium, aux concentrations supérieures à 0,05 g/m3 peut provoquer une floculation dans les canalisations. L'ammoniaque, bien que non toxique, doit être limité afin d'empêcher un développement bactérien et, partant, une consommation de l'oxygène. La limite esthétique pour l'ion chlorure est de 250 mg/L, à partir de laquelle il est détecté par gustation. Le "phénol" doit être limité afin d'éviter le goût et l'odeur nocifs des chlorophénols formés lors de la chloration de l'eau. D'une manière générale, il faut éviter que les teneurs en substances organiques comme les détergents, les hydrocarbures et les "carbones organiques" oxydables ou extractibles n'outrepassent les proportions qui provoquent goût et odeur désagréables, sans parler de leurs effets nocifs possibles. La dureté, l'alcalinité et le pH sont des propriétés dépendantes les unes des autres. Un équilibre entre les différentes espèces d'acide carbonique doit être trouvé afin de préserver le carbonate de calcium, et afin d'éviter les corrosions et les précipitations excessives. C'était dans cette optique que l'objectif global de l'A.W.W.A., en matière de dureté totale, fut établi entre 80 et 100 mg de CaCO3.
  35. 35. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 33 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 11 - Paramètres physico-chimiques: normes et objectifs pour l'eau potable (µg/L) CEE O.M.S. internationale U.S.P.H.S.-A.W.W.A Paramètre CMA Objectif O.M.S. européenne CMA Objectif Norme Limite recommandée Limite obligatoire Objectif Cu 100 — 50 1500 50 1000 1000 — 200 Fe 200 50 100 1000 100 300 300 — 50 Mn 50 20 50 500 50 50 50 — 10 P 2000 — — — — — — — — Zn 100 — 5000 15000 5000 5000 5000 — 1000 Phénols 0,5 — 1 2 1 1 — — — Détergents 100 — — 200 100 500 500 — 200 Couleurs (°Pt) 20 1 15 FTU 50 5 15 15 — 3 Turbidité (SiO2) 10 1 1 NTU — — (5 JTU) (10) — 1 Odeur 2 - 3 0 — — — 3 — — Aucun Goût — — — — — — — — Aucun Température (°C) 25 12 — — — — — — — pH 9,5 6,5 - 8,5 < 8 6,5 - 9,2 7,0 - 8,5 — — — — K (µS/cm) — 400 — — — — — — — Ca (g/m3 ) [en unités CaCO3] — 100 — 500 100 TH 2 meq/L — — — Mg (g/m3 ) 50 30 30 150 (30) — — — 32 Na (g/m3 ) 175 20 — — — — — — — K (mg/m3 ) 12 10 — — — — — — — Al (mg/m3 ) 200 50 — — — — — — 50 CO3H- (g/m3 ) — 120 — — — — — — — SO4 2 - (g/m3 ) 250 100 250 400 200 — 250 — — Cl- (g/m3 ) 200 50 600 - 200 600 200 — 250 — — NH4 + (mg/m3 ) 500 50 — — — — — — — O2 (g/m3 ) — > 5 — — — — — — — Matière dissoute (g/m3 ) — — — — — 500 — — 200 CMA: Concentration Maximale Admissible. NTU: Nephelometric Turbidity Unit = unité de turbidité néphelémétrique. U.S.P.H.S.: US Public Health Service. JTU: Jackson Turbidity Unit. A.W.W.A.: American Waterworks Association. TH: Total hardness = dureté totale = titre hydrotimétrique. FTU: Formazine Turbidity Unit = FCU, Formazine Coloration Unit.
  36. 36. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 34 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.5. Les critères de qualité pour l'eau brute destinée à la boisson9 L'information qui, en cette matière, a la plus grande portée, se trouve dans un rapport de l'American Waterworks Association (A.W.W.A.), dans une étude de l'International Water Supply Association (I.W.S.A.) et, surtout, dans une Directive de la Communauté Européenne. Trois catégories initiales d'eau brute destinée au traitement pour eau potable sont définies, mais nous n'allons ici considérer que l'eau brute de qualité A3. Cette dernière correspond à l'eau brute qui doit subir un traitement physique et chimique poussé, en y comprenant désinfection et purification, chloration (éventuellement avec interruption), coagulation, floculation, sédimentation, filtration, affinage (par ex. sur charbon actif) et désinfection (par ex. avec ozone). L'eau des catégories Al et A2 est sujette à des critères plus sévères de qualité originelle, en vue de simplifier leur traitement. Aux États-Unis, l'approche des critères de qualité pour l'eau brute est basée sur des concepts d'autorisation et d'objectif. Le type de traitement auquel ces concepts se rapportent, est appelé traitement standard ; celui-ci intègre la coagulation avec addition éventuelle d'adjuvants et de charbon actif, la sédimentation, la filtration rapide sur sable et la désinfection par le chlore. Il faut remarquer que le traitement s'adapte spécifiquement à la qualité de l'eau qui est prise en charge. Ainsi la formation possible de composés organe-halogènes, ou des critères plus prononcés de désinfection (par ex. relatifs à la giardiase), suscitent des changements dans le choix des options. Les critères d'autorisation sont fondés sur les caractéristiques et les concentrations de l'eau brute qui rendent possible l'obtention d'une eau potable et saine, et qui, par utilisation des procédés mentionnés plus haut, respecte les normes. Les critères d'objectif sont les critères caractéristiques des eaux brutes de surface qui constituent une eau de haute qualité pouvant être traitée avec un plus grand facteur de sécurité ou à moindre coût, tout en respectant les normes fixées pour l'eau potable. Les critères C.E.E. A3 et A.W.W.A. sont regroupés et comparés au suivant (Table 12). Un désavantage souvent associé à l'énoncé de critères de qualité pour l'eau brute est que cette formulation peut être considérée comme une permission d'accroître la pollution de l'environnement jusqu'à certaines limites maximales. Pourtant, les paramètres environnementaux doivent être envisagés comme lorsqu'on conçoit un principe fondamental. Par conséquent, d'après la directive de la C.E.E., les critères ne peuvent souffrir d'abus qui surenchérissent l'état actuel de la pollution des eaux de surface. Plusieurs éléments qui entrent dans l'ensemble des critères d'évaluation de la qualité de l'eau brute, ne sont pas rectifiés par les techniques habituelles du traitement de l'eau potable {par ex. la température, la conductivité, la dureté totale (calcium + magnésium), l'alcalinité, le sodium, les sulfates et les chlorures}. Parmi les procédés de traitement, il n'est pas fait mention de l'aération, de l'adoucissement, de l'accroissement de la dureté, de la correction de l'alcalinité, de la stabilisation, etc. En ce qui concerne la radioactivité, l'O.M.S. recommande une limite de 2,5 pCi/L (0,1 Bq/L) pour l'activité α totale, et de 27 pCi/L (1 Bq/L) pour l'activité β totale, comme seuil d'alarme. Ainsi que le fait souligner l'International Water Supply Association (l.W.S.A.): «Il est de la responsabilité des gestionnaires de stations de traitement de sélectionner les procédés et de combiner les techniques, de manière à ce qu'une eau potable saine et sans danger puisse être fournie. La qualité des eaux de surface destinées au traitement de l'eau potable doit être telle que cette responsabilité puisse être endossée.» Les systèmes avancés d'épuration utilisent des compositions judicieuses de procédés unitaires afin d'atteindre les objectifs de qualité. Chacun de ces procédés y est concrétisé en fonction de ses propres déterminants et de sa spécificité technique, et est mis en œuvre au sein d'un contexte global de traitement.
  37. 37. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 35 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 12 - Critères de qualité pour les eaux brutes (g/m3 ). CEE A3 A.W.W.Aa Paramètre Préconisé Obligatoire Autorisé Souhaitable Couleur 50 200 75 < 10 Matières en suspension — — 500 < 200 Température (°C) 22 25 A discuter A discuter Odeur (nombre de dilutions) 20 — A discuter Virtuellement absent Turbidité — — A discuter Virtuellement absent pH 5,5 - 9 — 6,0 - 8,5 A discuter Conductivité (µS/cm) 1000 — — — Nitrates — 50 — — Fluorures 0,7- 1,7 — A discuter A discuter Fe 1 — 0,5 Virtuellement absent Mn 1 — 1 Absent Cu 1 — 1 Virtuellement absent Zn 1 — 5 Virtuellement absent B 1 — 1 Absent Be — — — — Co — — — — Ni — — — — V — — — — As 0,05 0,1 0,05 Absent Cd 0,001 0,005 0,01 Absent Cr — 0,05 0,05 Absent Pb — 0,05 0,05 Absent Se — 0,01 0,01 Absent Hg 0,0005 0,001 — — Ba — 1 1 Absent CN- — 0,05 0,2 Absent SO4 - 150 250 250 < 50 Cl- 200 — 250 250 PO4 - 0,7 — A discuter A discuter NH4 + 2 4 0,64 0,01 Ag — — 0,05 Absent NO2 - — — 5 Absent Détergents (indice) 0,5 — 0,5 Virtuellement absent Phénols (indice) 0,01 0,1 0,001 Absent Huiles et graisses 0,5 1 Virtuellement absent Absent HPA — 0,0001 — — Extrait au chloroforme 0,5 — 0,15 < 0,004 Pesticides ? 0,005 (Limites spécifiques) Absent Radioactivité β totale — — 1000 pCi/L < 100 pCi/L Radium 226 — — 3 pCi/L < 1 pCi/L Strontium 90 — — 10 pCi/L < 2 pCi/L Coliformes totaux 500 000/L — 100 000/L < 1 000/L Coliformes fécaux 200 000/L — 200 000/L < 200/L Streptocoques fécaux 100 000/L — — — a "A discuter", signifie ici impossible à quantifier par une valeur numérique simple. "Absent", signifie ici non détectable par les méthodes analytiques en usage. "Virtuellement absent", signifie ici présent en concentration très faible mais irréfutable.
  38. 38. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 36 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.6. La qualité de l'eau dans l'environnement9 L'élaboration d'une eau potable ne doit pas être regardée comme une action sociale et/ou une technique disjointe du terrain de l'environnement pris dans son ensemble. L'utilisation multiple des ressources disponibles doit être considérée et une protection adéquate de celles-ci mérite une attention étendue. Plusieurs de ces aspects sont discutés dans ce chapitre, car les normes de qualité qui concernent les nombreuses utilisations de l'eau, en étant favorables à la production d'une eau potable sans danger, contribuent à la sauvegarde des points d'eau naturels. La qualité des eaux naturelles dans lesquelles la baignade est autorisée par les autorités publiques ne doit présenter aucun danger pour la santé. Par conséquent, les valeurs guides (c.-à-d. les objectifs de qualité) et les valeurs imposées (les limites maximales de concentration) doivent être respectées. Ceci implique des objectifs de qualité et des conditions comme celles inscrites à la Table 13. Les valeurs données dans ce tableau émanent d'une directive de la C.E.E. D'autres paramètres, non encore entièrement quantifiés, concernent les objets flottants et inhabituels (objets en plastique, bouteilles, caoutchoucs, etc.), l'ammoniaque et l'azote total, les pesticides, les cyanures, les phosphates et, pour leurs particularités toxiques, les métaux lourds majeurs: l'arsenic, le cadmium, le chrome6+ , le plomb et le mercure. Les autorités gouvernementales, en matière de santé, doivent établir des limites spécifiques à l'égard de ces paramètres afin de permettre, avec discernement, l'utilisation des eaux de surface par le public. Table 13 - Qualité de l'eau de natation et de baignade. Paramètre Unité Valeur guide Valeur maximale Coliformes nombre / 100 mL 500 10000 E. coli nombre / 100 mL 100 2000 Streptocoques fécaux nombre / 100 mL 100 — Salmonella nombre / L — 0 Entérovirus PFU / 10 L — 0 pH — — 6 - 9 Couleur — — Normale Huile(s) g/m3 0,3 Imperceptible SABM mg/L LaS 0,3 Pas de mousse Phénol (indice) mg/m3 5 50 Transparence (Secchi) m 2 1 O2 mg/L 10 - 14 — PFU: Plate Forming Unit. SABM: Substances Actives au Bleu de Méthylène (détergents anioniques). LaS: Lauryl Sulfate = Sulfate de lauryle (sulfate de dodécanoyle). La qualité de l'eau nécessaire à la vie des poissons peut être définie relativement aux salmonidés et aux cyprinidés. En général, la température doit être comprise entre 10 et 20 °C, la saturation en oxygène entre 50 et 100 %, le pH entre 6 et 9, et les matières en suspension inférieures à 25 g/m3 . D'autres normes sont énumérées à la Table 14. (Les valeurs les plus astreignantes sont relatives aux salmonidés ; les plus tolérantes concernent les cyprinidés.)
  39. 39. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 37 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 14 - Paramètres de la qualité de l'eau, essentiels pour la vie des poissons. DBO5 < 3 < 6 (g O2/m3 ) PO4 3- < 0,2 < 0,4 (g PO4 3- /m3 ) Nitrates < 4 < 6 (g NO3 - /m3 ) Nitrites < 0,05 < 0,5 (g NO2 - /m3 ) Ammonium (total) < 1 (g NH4 + /m3 ) Indice phénol < 0,005 (g/m3 ) Zinc < 0,03 - 0,5a < 0,3 -2,0a (g Zn/m3 ) a Les plus hautes valeurs correspondent aux eaux dures. 1.7. L'épuration des eaux usées9 Pour le traitement d'effluents destinés au déversement dans un cours d'eau, la tâche de la station de traitement doit être assignée aux besoins spécifiques de chaque industrie. Suivant la littérature, on peut estimer les concentrations maximales de l'eau usée admise au traitement en stations de traitement ; ces aperçus sont donnés à la Table 15. Les chiffres les plus élevés se rapportent aux possibilités des traitements les plus modernes. Si ces quantités sont dépassées, une épuration spécifique préliminaire est nécessaire avant acceptation de l'effluent dans le collecteur public. La composition moyenne de l'eau usée domestique est présentée à la Table 16. Table 15 - Conditions préliminaires à l'épuration de l'eau industrielle. pH <6 Conductivité < 250 - 500 mS /m Alcali < 1 -2 kg /m3 Matières en suspension 0,5 - 2 kg /m3 Hydrocarbures extractibles à l'éther de pétrole 0,2 - 0,5 kg /m3 Sulfures 25 - 50 g /m3 Hydrates de carbone 0,5 - 1,5 g /m3 Cyanures 10 - 20 g /m3 Sulfates 1,8 kg /m3 Métaux Cr, Cu, Ni, Zn, Cd 20 g/m3 individuellement 50 g/m3 globalement As, B, Pb, Se, Hg 5 mg/m3 individuellement 20 g/m3 globalement Les concentrations instantanées dans un système collecteur dépendent aussi des caractéristiques de flux et de sédimentation de ce système. Cette dépendance doit être prise en compte lors de la conception du système d'entrée de la station. La prise en charge d'une eau usée domestique pendant une période de 24 heures doit se soumettre aux exigences de certains régimes locaux: par exemple, les débits de consommation de l'eau, les habitudes des consommateurs, et l'existence ou l'absence d'évacuation séparée des eaux pluviales.
  40. 40. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 38 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 16 - Estimations de la qualité courante d'une eau usée domestiquea Paramètre Unité Valeur instantanée Valeur après 1 h Apport / personne / jour (g) pH — 6,5 - 7,5 6,5 - 7,5 — Matières dissoutes g /m3 700 - 1000 — 100 - 160 Matières en suspension g /m3 600 - 900 400 - 600 100 Matières sédimentables % vol. 5 - 10 < 0,2 54 - 60 DBO g/m3 300 - 500 200 - 350 42 - 54 DCO g /m3 600 - 1100 450 - 650 135 Azote organique g /m3 30 - 50 10 - 20 Azote ammoniacal g /m3 40 - 65 40 - 65 12-15 Azote nitrique et nitreux g /m3 0 - 2 0 - 2 Composés phosphores (P) g /m3 15-30 15-30 3-4 SABM (détergents anioniques) g/m3 10 - 20 — — Chlorures g /m3 200 - 400 200 - 400 20 - 100 a L'équivalent-habitant dépend des circonstances locales. Table 17 - Composition d'une eau d'égout domestique. Eau d'égout (g/m3 ) pour deux taux de consommation d'eau 150 L / personne / jour 300 L / personne / jour Substances Minéral Organique Total DBO Minéral Organique Total DBO Matières sédimen- tables 130 270 400 130 50 130 180 65 Matières en suspension 70 130 200 80 35 85 115 40 Matières dissoutes 330 330 660 150 265 265 530 75 Total 530 730 1260 360 350 480 825 180 Les chiffres de la Table 17 sont relatifs aux régions urbaines. Dans les réseaux ruraux, la population commune consomme généralement 100 L par personne et par jour seulement, mais les besoins pour le bétail peuvent être élevés. D'autre part, une certaine quantité d'eau usée peut être déversée dans les cours d'eau avant qu'elle n'ait la possibilité de transiter par le système collecteur. Dans les régions urbaines, une hausse soudaine de la concentration des matières en suspension peut survenir en période de crues ou de pluies, par mobilisation des dépôts accumulés dans les collecteurs durant les périodes de faible débit. En région bruxelloise (par ex. au Neerpedebeek), une intensification du flux, de 0,15 m3 /s à 0,90 m3 /s, causée par des pluies brutales peut relever temporairement la concentration des matières en suspension, de 250 g/m3 voire 1000 g/m3 . Idéalement, l'épuration de l'eau usée devrait maintenir la qualité des eaux dans l'environnement au niveau des normes C.E.E. pour l'eau brute destinée à être rendue potable (cf. Table 12). Un but plus communément agréé est d'atteindre la qualité nécessaire à la vie des poissons.
  41. 41. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 39 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition 1.8. Aspects quantitatifs du traitement de l'eau9 Le besoin premier en eau, c'est-à-dire le besoin en eau potable, s'élève à 2,5 L par personne et par jour. Les normes de qualité relatives à la toxicité sont dérivées de cette notion. Cependant, les besoins minimums en eau, pour son utilisation alimentaire et sanitaire, sont de l'ordre de 20 L par personne et par jour. Dans les pays à haut niveau de vie, on a pu observer que si, pour des raisons locales ou techniques, la distribution de l'eau est interrompue mais que l'eau demeure néanmoins disponible à certains endroits seulement (par ex. aux bouches d'incendie), la consommation peut s'élever jusqu'à 40 L par personne et par jour. Dans des villages reculés où l'eau est encore transportée à la main, les besoins se situent entre 15 et 35 L par personne et par jour. En conditions normales de distribution, il se dessine une lente évolution de l'utilisation de l'eau. Pour la région bruxelloise, on trouve les chiffres suivants: 1935 80 L / personne / jour 1950 123 L / personne / jour 1964 126 L / personne / jour 1970 153 L / personne / jour 1989 175 L / personne / jour Aujourd'hui, la consommation minimum est évaluée à 80 L/personne/jour dans les quartiers d'habitations les plus vieux, et à 200 L/personne/jour dans les espaces résidentiels de standing. Pour le Royaume-Uni pris dans son ensemble, la courbe de consommation d'eau (courbe de distribution d'eau) dessinée en fonction de la population desservie, montre une déviation dans la portion graphique des hautes consommations. La consommation globale en Ecosse (en moyenne, ± 290 L par personne et par jour) est plus élevée qu'en Angleterre (± 180 L de moyenne). Ceci est principalement la conséquence des chasses d'eau des toilettes ; en Angleterre, la capacité de celles-ci est fixée à 9 L, tandis qu'en Ecosse elle est de 13,5 L. 1.9. Les eaux minérales8 Il faut savoir que la composition ionique des eaux minérales, et donc son goût, varie d'une marque à l'autre. De plus, certaines eaux sont soit recommandées, soit déconseillées suivant l'état de santé du consommateur. Et comme chacun de nous consomme, en moyenne, près d'un litre d'eau minérale par jour, il est normal de s'intéresser à la composition, aux avantages et inconvénients des différentes eaux que l'on trouve sur le marché. Un arrêté royal de 1985c définit l'eau minérale comme étant l'eau provenant d'une source et caractérisée par des critères très précis. C'est ainsi que sa composition chimique, sa température et ses caractéristiques doivent être très stables. L'eau doit être mise en bouteille sur les lieux de la source sans avoir subi de traitements: elle conserve ainsi ses qualités d'origine. Cette eau peut être, dès lors, plus riche (ou plus pauvre) en ions sodium Na+ , sulfates −2 4SO ,... que l'eau de distribution, comme nous le montre le tableau suivant. c A.R. 11 octobre 1985, Moniteur belge 26/11/1985
  42. 42. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 40 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Une première classification des eaux minérales se base sur la teneur en sels minéraux tel que décrit à la (Table 1 page 7). De plus, chaque type d'eau est classé d'après sa teneur en certains ions, ce qui permet d'établir un second classement. Ce second classement est basé sur les effets physiologiques de ces ions, la convenance de l'eau pour certains régimes,... ! les eaux minérales sulfatées dont la teneur en ions −2 4SO est supérieure à 200 mg.L-1 ! les eaux minérales calciques dont la teneur en ions Ca2+ est supérieure à 150 mg.L-1 ! les eaux minérales magnésiennes dont la teneur en ions Mg2+ est supérieure à 50 mg.L-1 ! les eaux minérales fluorées dont la teneur en ions fluorure F- est supérieure à 1 mg.L-1 ! les eaux minérales sodiques dont la teneur en ions Na+ est supérieure à 200 mg.L-1
  43. 43. Tome 2 Dr. Gilles OLIVE 41 CHIMIE INDUSTRIELLE 01/04/2005 3ème Edition Table 18 - Composition chimique et caractéristiques des quelques eaux minérales naturelle (en mg/L) (Source CERIA 1988) Mg au litre Extrait sec Na+ K+ Ca2+ Mg2+ − 3HCO Cl- −2 4SO − 3NO F- pH Pétillante Plate APPOLINARIS 2000 500 29 95 114 1178 165 124 9,8 0,5 5,6 X BADOIT 1560 180 12 272 102 1700 50 38 12 1,4 5,9 X BRU 160 10 1,5 23 22 209 4 5 0,7 < 0,1 5 X CARA 460 57 9 20 24 250 21 40 11,3 1,2 5 X CARA 500 68 9 8 traces 353 25 40 0,6 1,4 5,1 X CHAUDFONTAINE 385 44 2,5 65 18 305 35 40 2 0,4 7 X CONTREXEVILLE 2000 7 3 467 84 377 7 1192 1 0,3 7,1 X CHEVRON 160 9 1,5 21 20 205 6 3 0,4 <0,1 X ÉVIAN 309 5 1 78 24 357 2,2 10 3,8 0,1 7,2 X KABE 520 69 9,5 8 0,5 350 25 30 <0,2 4,2 X LÉBERG 508 10 4,2 124 15 315 49 64 0,2 <0,1 7,7 X PERRIER 500 14 1 140 3,5 348 31 51 16 <0,1 5,1 X PIERVAL 327 8,4 1 101 4,2 299 14,5 6,6 14 <0,1 5,6 X SPA REINE 33 3 0,5 3,5 1,3 11 5 6,5 1,9 <0,1 5,8 X SPA BARISART 48 5 0,5 505 1,5 18 5,5 7,5 1,5 <0,1 4 X CHATEAU GENVAL 400 10 2 99 14 14 38 21 traces 0,1 7,6 X SPONTIN 275 5,9 1,2 81 21 291 11,5 38 8,7 <0,1 4,9 X ST AMAND (Source clos de l'Abbaye) 970 28 5 176 46 312 372 0,4 1,4 7,2 X THONON 346 5,1 1,4 103 16 332 8,2 14 15 <0,1 X TOP 360-500 195 11,2 1,3 0,8 330 71,5 120 0,1 2,5 5,6 X VITTEL Grande Source 700-1000 3 3,3 202 36 402 31 306 3 0,4 7,2 X VITTEL Hépar 2700 12,3 4 555 110 403 7 1479 2 0,4 7,2 X VICHY Célestins 3600 1265 71 90 9 3245 227 129 9 5,6 6,3 X VICHY St-Yorre 2787 1130 85 26,7 traces 2910 170 80 1,3 6,4 X VOLVIC 110 8 5,4 10,4 6 64 7,5 6,7 4 0,4 7,1 X VAUBAN (Source St- Amand) 1310 46 6 236 67 295 60 638 0,5 2,3 7,3 X VAUBAN St-Amand 1430 40 7 230 80 300 65 610 0,7 2,5 7,4 X

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