L’oxygène dissous (OD) est une mesure de la quantité d’oxygène dissous dans un système. Les mesures sont généralement prises dans l’eau à l’aide d’une sonde et d’un compteur OD.
Théorie et mesure de l’oxygène dissous
L’oxygène dissous (OD) est une mesure de la quantité d’oxygène dissous dans un système. Les mesures sont généralement prises dans l’eau à l’aide d’une sonde et d’un compteur OD. La loi de Henry stipule que la concentration de gaz dans une solution est directement proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au-dessus de la solution. La constante de la loi d’Henry est un facteur de proportionnalité et est donc spécifique au gaz dans le solvant mesuré.
La pression partielle d’oxygène est en fait une mesure de l’activité thermodynamique de ses molécules. La vitesse à laquelle l’oxygène se dissout, diffuse et réagit n’est pas déterminée par sa concentration, mais par sa pression partielle. L’atmosphère terrestre est composée de 20,9 % d’oxygène et au niveau de la mer, l’atmosphère est saturée à 100 % en oxygène.
Le pourcentage de saturation est la quantité d’OD présente par quantité d’OD possible à une température et une pression données. Le pourcentage de saturation est une unité courante pour la mesure de l’oxygène dissous puisqu’il est basé sur la pression partielle d’un gaz ; il est donc correct pour la détermination dans n’importe quel solvant.
Les mesures de concentration d’OD peuvent également utiliser les unités de parties par million (ppm) ou de milligrammes par litre (mg/L). Dans les compteurs qui indiquent la concentration d’OD en ppm ou mg/L, le solvant est toujours supposé être de l’eau. Dans d’autres solvants tels que les huiles ou les acides, la constante de la loi de Henry serait différente. Dans ces cas, le pourcentage de saturation doit être utilisé car il est incorrect d’utiliser ppm ou mg/L.
Effets de la température et de la pression
Lorsque la température d’une solution augmente, le mouvement des particules dans cette solution augmente. Avec un mouvement de particules plus important, les gaz dissous s’échappent plus facilement de la solution. Dans l’eau chaude, l’oxygène est moins soluble tandis que dans l’eau froide, l’oxygène est plus soluble. La concentration d’OD dans les eaux saturées d’air diminue avec l’augmentation de la température.
La pression atmosphérique diminue à mesure que l’altitude augmente. Comme il y a une pression partielle inférieure, l’oxygène est moins soluble à des altitudes plus élevées. La concentration d’OD dans les eaux saturées d’air diminue avec l’augmentation de l’altitude.
Applications
Les mesures de la qualité de l’eau sont essentielles à la surveillance environnementale. Dans les lacs et les rivières au repos, la décomposition de la matière organique peut entraîner une augmentation des niveaux de bactéries. Les bactéries aérobies consomment de l’oxygène, déclenchant une carence qui peut entraîner la « mort » d’un plan d’eau, tuant les plantes et les animaux aquatiques.
L’aquaculture est l’élevage, l’élevage et la récolte de plantes et d’animaux dans tous les types d’environnements aquatiques. L’oxygène dissous est nécessaire aux poissons, au zooplancton et aux plantes pour survivre et se reproduire. Les mesures d’OD sont utilisées pour surveiller et contrôler l’environnement requis pour réussir.
Les usines de traitement des eaux usées s’appuient sur des bactéries pour décomposer les composés organiques présents dans l’eau. Si la quantité d’oxygène dissous dans les eaux usées est trop faible, ces bactéries mourront et des conditions septiques se produiront. La quantité d’OD doit être constamment surveillée pour assurer un traitement approprié des déchets.
Surveillance en laboratoire des DBO, OUR et SOUR
La DBO (Demande Biochimique en Oxygène) est une mesure qui indique la concentration de matière organique biodégradable présente dans un échantillon d’eau. Il permet de déterminer la qualité générale de l’eau et son degré de pollution. La DBO mesure le taux d’absorption d’oxygène par les micro-organismes dans un échantillon d’eau à une température fixe sur une période de temps donnée. Pour s’assurer que toutes les autres conditions sont égales, une très petite quantité de germe de micro-organisme est ajoutée à chaque échantillon testé. Les échantillons sont conservés à 20°C dans l’obscurité pendant cinq jours. La perte d’oxygène dissous pendant l’incubation est appelée DBO5. La DBO est un test empirique qui détermine les besoins relatifs en oxygène des eaux usées, des effluents et des eaux polluées.
OUR (Taux d’absorption d’oxygène) est utilisé pour déterminer l’activité biologique d’un système en termes de consommation d’oxygène ou de fréquence respiratoire. Il est défini comme les milligrammes par litre d’oxygène consommé par heure. Cette mesure indique le taux des processus métaboliques dans le traitement des boues, aidant les opérateurs à déterminer la stabilité des solides après digestion.
SOUR (Taux d’absorption d’oxygène spécifique) détermine également la consommation d’oxygène d’un système, mais est défini comme les milligrammes d’oxygène consommés par gramme de solides volatils en suspension (VSS) par heure. Cette mesure rapide présente de nombreux avantages : mesure rapide de la charge organique et de la biodégradabilité de l’affluent, indication de la présence de déchets toxiques ou inhibiteurs, degré de stabilité et état d’un échantillon, et calcul des taux de demande en oxygène en différents points du bassin d’aération.
Types de sondes à oxygène dissous
Les compteurs d’oxygène dissous de Hanna utilisent l’un des deux types courants de sondes de détection : les capteurs polarographiques et les capteurs galvaniques.
Les sondes polarographiques OD se composent d’une électrode de travail (cathode) et d’une contre-électrode (anode). Une tension de polarisation est appliquée à ces électrodes qui est spécifique à la réduction de l’oxygène. Une fine membrane perméable aux gaz isole les éléments du capteur de l’échantillon d’eau mais laisse passer l’oxygène. L’oxygène qui traverse la membrane est réduit à la cathode, provoquant un courant à partir duquel la concentration en oxygène est déterminée. Les sondes polarographiques à deux électrodes utilisent l’anode comme électrode de référence.
Les sondes galvaniques OD sont constituées d’une électrode de travail (cathode) et d’une contre-électrode (anode) qui agissent comme une batterie pour produire une tension spécifique pour la réduction de l’oxygène. Une fine membrane perméable aux gaz isole les éléments du capteur de l’échantillon d’eau mais laisse passer l’oxygène. L’oxygène qui traverse la membrane est réduit à la cathode, provoquant un courant à partir duquel la concentration en oxygène est déterminée.
Le vin et la bière sont tous deux affectés par l’oxygène à divers stades de la production et du stockage. L’OD est un paramètre important à surveiller pour ceux qui souhaitent produire des produits cohérents et de haute qualité.
