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traitement des eaux " traitement de de l'eau de source bousfer ORAN

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par Abdellatif HAKMI
université des sciences et de la technologie Oran - Licence 2006
  

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DOSAGE DES NITRATE (NO3-)

«METHODE DE BRUCINE »

Introduction :

D'amont en aval, le fleuve produit des nitrites et des nitrates en consommant la pollution azotée la plus oxydable (Azote organique + ammonium). Dans des conditions d'oxygénation suffisante, l'ammonium est oxydé dans le fleuve en nitrites, puis en nitrates par l'action de bactéries spécialisées (Nitrosomas, Nitrobacter) suivant les réactions suivantes :

NH4+ + (3/2) O2 ð NO2- + H2O + 2H+

NO2- + ½ O2 ð NO3-

L'oxydation d'une molécule d'ammonium consomme donc deux molécules d'oxygène.

L'azote sous forme nitrate est un sel nutritif utilisable par la majorité des végétaux.

Ces réactions chimiques sont sous la dépendance de la température et du débit du fleuve. En hiver, la faible température ralentit l'oxygène dissous : plus d'azote sous forme oxydable parvient à l'estuaire. En été, l'échauffement favorise les réaction d'oxydation alors que le débit est faible : l'azote arrive à l'estuaire essentiellement sous forme de nitrates moins dilués et la consommation d'oxygène est à son maximum.

Principal source de nitrates :

Les nitrates sont apportés principalement par l'alimentation, et par l'eau de boisson. L'essentiel des apports est dû aux végétaux qui chez l'homme sont à l'origine de 80% des nitrates ingérés quand l'eau ne représente qu'une petite proportion (généralement moins de 10 à 15%). Notre organisme fabrique aussi des nitrates, notamment par le biais des glandes salivaires, une source loin des d'être négligeable.

Les légumes contiennent de fortes quantités de nitrates (2000 mg/kg dans la laitue, les épinards, la betterave davantage dans les navets et la scarole).

Les engrais utilisés pour les grandes cultures sont riches en matières azotées.

Les excès des nitrates et leur entraînement par les eaux pluviales sont limités par un épandage des engrais au moment précis des besoins des plantes, et par l'utilisation de certaines pratiques culturales destinées à piéger les nitrates pendant la période d'arrêt de la végétation et de forte pluviométrie. Avant l'hiver, les végétaux utiles sont pour leur croissance les nitrates présents dans le sol. En fin d'hiver, après en fouissement, la décomposition des plantes libère l'azote qui sera disponible pour la prochaine culture.

Principe :

Afin de déterminer les nitrates dans les eaux, on utilise la méthode de l'acide sulfocalicylique.

L'acide sulfocalicylique. Réagit sur les nitrates en donnant un dérivé : acide nitrosulfosalicylique de couleur jaune.

Réactifs :

Solution de salicylate de sodium 0,05% ;

Nitrate de potassium ;

Ammoniaque diluée au demi ;

Tartre double de sodium et de potassium ;

Hydroxyde de sodium.

Mode Opératoire

On introduit dans une série de capsules de 60ml successivement.

Numéro de capsule

T

1

2

3

4

Solution étalon d'azote nitrique à 5 ppm

0

1

2

5

10

Eau distillée

10

9

8

5

0

Correspondance en (mg/l) d'azote

0

0,5

1

2,5

5

Solution de salicylate de sodium

1

1

1

1

1

Pour l'échantillon on prend 10 ml d'eau à analyser +1ml de solution de salicylate de sodium. On évapore dans une étuve à 75°-80°c, puis on laisser refroidir, ensuite on reprend le résidu par 2 ml d'acide sulfurique concentré en ayant soin de humecter soigneusement. On attend 10mn, puis on ajoute 15ml d'eau distillée et 15ml de la solution d'hydrocyde de sodium et de tartrate double de sodium et de potassium.

Enfin on effectue la lecture ou spectromètre à 1= 415nm (spécifique aux Nitrates)

Expression des résultats :

Après avoir effectuer la lecture au spectromètre, on obtient les résultats suivants

Numéro

T

1

2

3

4

Echantillon

Concentration mg/l

0

0.5

1

2.5

5

CX

Absorbance nm

0

0,108

0,209

0,431

0.548

0.02

Réponses :

La teneur en azote nitrique en (mg/l) est donné comme suit:

C = Volume de la solution d'azote nitrique * N / 10

N : normalité de la solution d'azote nitrique = 0.005g/l

CT =

C1 =

C2=

C3 = et C4=

Remarque :

L'influence de la coloration du réactif du salicylate de sodium prouve la différence de volume de l'autre réactif. (Solution étalon d'azote nitrique) de chacune des 6 capsules ; et par conséquent les concentrations d'azote Nitrique seront différentes.

En trace la courbe d'étalonnage A= f(c) a fin de déterminer la valeur de la concentration de l'eau à analyser en azote nitrique (mg/l)

D'après la courbe d'étalonnage de NO3- (nitrates) on peut trouver la valeur de concentration à partir de l'équation de la droite. Sachant que abs = 0.02

Da prés la méthode de l'interpolation polynomiale on a trouvé :

Cx=c0+c1*x^1+c2*x^2+c3*x^3+c4*x^4, tel que:

x=0.02

Cx = 0.0741032 mg/l.

MNO3 = 62g ð 14g de N

ð x = ( Cx * 62)/14

x g ð x' g

x = 0,328 * x'

D'où x représente la teneur en azote nitrique.

La teneur de l'échantillon en azote nitrique :

CNO3- = Cx *0.328 = 0.074 * 0.328.

CNO3 = 0,024272 mg/l

PHENOMENE D'EUTROPHISATION:

C'est un enrichissement de lacs, de réservoirs, de cours d'eau et de rivages marins en sels minéraux qui entraîne une prolifération de plantes aquatique. Eutrophisation vient du grec eutrophos qui signifie « ! Bien nourrir ! Les écologistes utilisent ce terme pour d'écrire des habitats et des communautés relativement productives. En opposition à des habitats « !Oligotrophes ! » Caractérisés par une déficience en sels minéraux nutritifs indispensables à la croissance des végétaux. En 1919, le limatologiste suédois Einar Nnauman décrit vit les lacs oligotrophes comme étant généralement profonds, situés dans des bassins hydrographiques de roches résistantes, ayant des eaux transparentes et ne pouvant entretenir qu'une vie animale ou végétale pauvre caractérisée par la prédominance des poissons salmonidés (saumons,truites et sembles. Par contraste, les lacs eutrophes ont une faible profondeur et se trouve souvent dans les baisses terres. Ils reçoivent des eaux altérées par contacte avec des roches et des sols tendres et érodés. Ils entretiennent également une vie végétale microscopique abondante (principalement des algues et des cayanobactéries formant le phytoplancton). Des roselières touffues et des lits de plantes submergées se développent par fois. On y trouve souvent en abondance des poissons d'eau douce tels que les perches, les carpes, les brèmes, les gardons et les brochets.

De nombreuses études ont montré que ces caractéristiques étaient principalement déterminées par la disponibilité biologique en azote et, plus encore, par la disponibilité en phosphore. Les nitrates (sels d'azote) sont surtout produits par l'activité des bactéries nitriques du sol. Très solubles, les nitrates sont aisément lessivés par les eaux d'infiltration, s'ils ne sont pas absorbés par les plantes .En revanche, les phosphates (sel de phosphore) sont peu solubles. Les petites quantités qui s'échappes avec les eaux d'infiltration se trouvent généralement sous forme de particules. On pensait autre fois que les lacs gagnaient naturellement en eutrophie avec le temp. Il semble maintenant évident que les changements récents sont causés par l'augmentation du sel s minéral provenant des sols, à la suite des activités humaines telles que le déboisement, le labour et fertilisation des terres cultivées. Ces types d'eutrophisation d'origine humaine porte le nom d'eutrophisation anthropique.

L'apport de phosphore dissous dans les lacs et les cours d'eau est fortement augmenté par les rejets d'eau. Les détergents à base de poly phosphates contribuent également à cet apport dans une proportion significative. Avec l'augmentation la turbidité de l'eau (due aux particules en suspension), la production de phtoplancton s'accroît ainsi que le taux de décomposition bactérienne. A la suite de l'augmentation de population bactérienne, la consommation d'oxygène devient trop importante et son nouvellement n'est plus assuré par la diffusion dans l'eau de l'oxygène provenant de l'atmosphère. En conconséconse, le volume d'eau disponible pour les poissons diminue et l'eau de réservoirs nécessite des cyanobactéries toxiques peut se traduire par une coloration rouge de l'eau et l'empoisonnement de nombreux animaux aquatiques. En fin, l'augmentation de la décomposition bactérienne engendre un dégagement d'hydrogène sulfureux à odeur putride.

Il existe malheuresement de nombreux exemples de lacs touchés par l'eutrophisation. Certains des cas les mieux étudiés concernent la Suède (lac Norviken, lac Trummen), l'Europe (lac de zurich, lac de constance) et les Etats-Unis (lac Washington). Dans les cas les plus graves, les lacs perdent leur trenceparence (avec l'augmentation des algues en suspension )et leur oxygène profond, tandis que leurs eaux viciées acquièrent un goût et une odeur déplaisants. L'eutrophisation a pour conséquence, outre les pblèmes esthétiques, la dégradation des pêcheries, l'augmentation du coût du traitement de l'eau potable et la compromission des activités ludiques.

La tendance à l'eutrophisation peut être inversée par la réduction de la charge en phosphore. Cette dernière est réalisée soit en détournant les eaux responsables, soit en effectuant une précision chimique avec de sels de fer à des endroits critiques tels que les effluents des stations d'épuration. Parmi les projets réussis , on peu citer ceux du lac d'Annecy et du lac Nantua, ceux du Wahnbach Talsperre(Allemagne), du lacs peu profond s est plus long, car ils recyclent le phosphore de manière beaucoup plus efficace que les lacs profonds. Des méthodes de simulation de réseaux trophiques de remplacement (« !bio manipulation ! ») Peuvent être employées pour traiter les symptômes d'eutrophisation.

L'éffet d'une concentration élevée de nitrates dans les eaux de consommation sur la santé de l'individu :

Bien que les nitrates n'aient pas d'effets toxiques directs ( sauf a des doses élevées de plusieurs dizaines de grammes ), le fait qu'ils puissent donner naissance a des nitrites conduit a une toxicité indirecte ; en ce qui concerne la toxicité a long terme , il n'a jamais été observé de phénomènes de cancérogenése avec ces deux types de sels.

Cette toxicité, provoquée par l'absorption de petites doses de nitrate est en réaclité due aux nitrites formés par réduction des nitrates sous l'influence d'une action bactérienne.

Par contre, dans l'estomac, le liquide gastrique, insuffisamment acide permet la prolifération de bactéries réductrices de nitrates, ceux ci diffusent dans la circulation générale et sont alors responsables de la formation de méthémoglobine qui résulte de l'oxydation réversible du fer ferreux de l'hémoglobine en fer ferrique.

Elimination des nitrates :

Les procédés biologiques présentent l'avantage d'éliminer les nitrates alors qu'avec les procédés physico-chimiques, ceux ci se retrouvent dans les rejets.

Les méthodes d'élimination des nitrates en excès sont techniquement au point, mais les prix de revient élevés en ont jusqu'ici limité le développement. Si l'osmose inverse, les résines échangeuses d'ions sont susceptibles d'être utilisées, ce sont surtout les méthodes de dénitrification biologique qui sont actuellement considérées avec faveur.

Dans ces méthodes, les nitrates constituent une source d'oxygéné pour le développement bactérien , la multiplication des bactéries nécessite alors dans les procédés hétéro trophiques l'apport extérieur d'un substrat carboné ou dans les procédés auto trophiques, le passage sur un support soufré qui par oxydation libérer l'azote et donne des sulfates.

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