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DBO / DCO
DBO / DCO

Demande Biochimique en Oxygène / Demande Chimique en Oxygène

Réacteurs pour la mesure de la DBO 5
L’oxygène est un des facteurs écologiques parmi les plus importants des systèmes aquatiques.

D’abord parce qu’il est essentiel pour la respiration des organismes, ensuite parce qu’il y est rare et que son renouvellement n’y est pas aisé.



L’eau renferme, dans les meilleures conditions, c’est-à-dire quand elles sont froides et pures, guère plus de 20 ppm (parties pour million) d’oxygène, soit 20 mg d’O2 par litre d’eau. Pour comparaison, l’atmosphère en contient 20 pour cent, soit dix mille fois plus.

L’oxygène ne se dissout pas facilement dans l’eau. Cette dissolution se fait au niveau de l’interface air/eau et l’approvisionnement des couches plus profondes ne se fait qu’à la faveur des turbulences dans les eaux calmes et à celle des courants dans les eaux courantes.

L’oxygène est aussi utilisé par les microorganismes présents dans les eaux. Les bactéries, essentiellement, se nourrissent des matières organiques mortes qui y sont déversées, en les respirant. Tant que la quantité de matière organique déversée reste raisonnable, la quantité d’oxygène nécessaire pour leur dégradation n’excède pas les capacités propres des eaux qui sont auto épurées. Quand la quantité de matière organique déversée dépasse les capacités de renouvellement de l’oxygène, des zones asphyxiques apparaissent dans les écosystèmes aquatiques. Les poissons fuient ces zones ou meurent. Les bactéries aérobies sont remplacées par des bactéries anaérobies. Un processus de dystrophisation s’installe.

Pour évaluer la quantité de matières organiques respirables présentes dans une eau, un des moyens les plus simples, c’est de mesurer la quantité d’oxygène qui serait nécessaire pour les oxyder, soit totalement, c’est la demande chimique en oxygène, soit par l’intervention de microorganismes (lesquels ne sont pas capables d’oxyder toutes les matières organiques comme un oxydant chimique puissant le fait), c’est la demande biochimique ou biologique en oxygène.

La DCO se mesure en oxydant, à l’aide d’un oxydant puissant (bichromate de potassium), à chaud et en milieu acide, toutes les matières organiques présentes dans l’échantillon.

La DBO se mesure en laissant respirer les matières organiques biodégradables par une population bactérienne aérobie,pendant 5 jours (DBO5), dans un réacteur clos, en présence d’une quantité d'oxygène connue au départ.




Comment expliquer que les poissons meurent plus nombreux en été :

La raison principale doit être recherchée dans la teneur en oxygène dissous des eaux que ces poissons fréquentent.

On sait que l'oxygène se dissout mieux dans les eaux froides que dans les eaux chaudes. Dans des eaux à 5° C, le taux de saturation de l'oxygène dissous est environ une fois et demi supérieur à celui qui est dans des eaux à 20° C . Il est en effet d'environ 13 ppm dans des eaux à 5°C et de 9 ppm dans des eaux à 20° C.
En outre, il faut savoir que le degré de saturation en oxygène ne dépend pas seulement de la température, mais aussi de la pression atmosphérique et surtout de l'encombrement du maillage moléculaire de l'eau, encombrement provoqué par des substances dissoutes, en premier lieu le chlorure de sodium des eaux marines et, malheureusement et trop fréquemment, par des molécules organiques et / ou toxiques rejetées par les activités humaines, industrielles, agricoles ou domestiques.


On sait aussi que les poissons respirent au moyen de branchies. L'absorption de l'oxygène au niveau des cellules branchiales est un phénomène essentiellement passif. L'oxygène passe de l'eau dans le sang tout " simplement " parce que la pression partielle d'oxygène dans l'eau est supérieure à celle dans le sang. Naturellement, lorsque qu'en hiver, la pression partielle en oxygène est importante, les poissons n'ont pas beaucoup d'efforts à faire pour ventiler ou plus exactement pour créer un mouvement de circulation de l'eau sur les branchies au moyen du battement des ouïes. En été ou à chaque fois que le taux d'oxygène dissous va baisser, le poisson devra compenser en augmentant la circulation de l'eau sur les branchies. Il sera obligé d'augmenter son rythme respiratoire.

Bien entendu, il y a des limites au-dessous ou au-dessus desquelles les poissons ne survivent pas, les autres organismes aquatiques non plus d'ailleurs. La première est que lorsque le taux de saturation en oxygène descend au-dessous de 6 ppm, sa pression partielle dans l'eau est pratiquement égale à celle dans le sang de la grande majorité des poissons. Les échanges passifs ne peuvent plus s'effectuer et les poissons baillent à la surface de l'eau. À 5 ppm et au-dessous la plupart des espèces meurent. La seconde est que pour compenser une variation du taux d'oxygène dissous, les poissons peuvent adapter la vitesse de circulation de l'eau sur les branchies, ce qui a pour conséquence d'augmenter le volume d'eau en contact avec le sang et la diffusion passive. Bien entendu, le rythme des battements des ouïes est limité.

Lorsque les poissons ventilent davantage, ils font circuler davantage d'eau sur les branchies. Tout cela est sans grandes conséquences si les eaux sont pures. Mais si les eaux contiennent des substances toxiques dissoutes, par exemple, si elles proviennent d'un émissaire d'égout ou d'un rejet agricole ou industriel, voire d'une station d'épuration quand il arrive encore qu'elles ne fonctionnent pas correctement, plus le volume d'eau qui circule sur les branchies est important, plus la quantité de toxique absorbé sera forte.

Ainsi en été, les poissons, qui sont obligé de faire circuler davantage d'eau sur les branchies absorbent aussi davantage de toxiques qu'en hiver. En outre, d'une manière habituelle, les eaux des rivières sont hautes en hiver et la dilution des toxiques relativement importante. En été ou si les débits réservés ne sont pas respectés, au contraire, les eaux sont basses et les toxiques plus concentrés.

On mesure la toxicité des produits par différents critères. Parmi ces paramètres, on donne souvent la DL ou dose létale. Cette DL est définie par rapport à un pourcentage d'individus qui sont tués dans une population. Ainsi la DL1 est la dose de toxique présente dans l'eau et susceptible de tuer 1 % de la population d'une espèce donnée ; la DL100 est la dose létale qui tue tous les individus d'une population. Le plus souvent, dans la littérature, on trouve la DL50, c'est-à-dire la concentration de toxique qui tue la moitié des individus d'une population soumise à ce toxique.

Il devient évident que des poissons, en manque d'oxygène, obligés de respirer davantage et faisant circuler davantage d 'eau sur leurs branchies seront plus vite en présence de la dose fatale de toxique qui les tuera s'ils vivent dans des eaux chaudes et basses, où la dilution du toxique ne masquera pas la réalité d'une pollution.

Une autre cause de mortalité accrue des poissons, en été principalement, mais comme c'était le cas, aussi, cet automne 2005 jusqu'à l'arrivée d'un épisode froid, est corrélée à la pullulation des algues et à l'eutrophisation.

Lorsque les algues d'eau douce trouvent à la fois des conditions de température favorables (eaux réchauffées) et des conditions nutritionnelles favorisantes (nutriments en abondance : nitrates et phosphates principalement), elles se développent en grande quantité donnant lieu à ce qu'on appelle l'eutrophisation.

Pendant la journée, ces algues, grâce à la photosynthèse, libèrent de grandes quantités d'oxygène dans l'eau au point de créer des conditions de sursaturation des eaux. Normalement, les poissons n'ont pas trop à souffrir de ces conditions.

Mais quand la lumière disparaît, toutes ces algues vont respirer, consommer tout l'oxygène qu'elles ont produit dans la journée et mettre sérieusement en danger les poissons qui vivent dans les mêmes eaux qu'elles. C'est ce qui s'est passé, cette année 2005, sur bon nombre de nos rivières en Bretagne où la conjonction d'eaux basses, anormalement chaudes et toujours autant supplémentées en nitrates et en phosphates, PAC oblige, sur lesquelles on pouvait observer un nombre important de cadavres de poissons exigeants comme des truites et des saumons d'été.






La matière organique dans le traitement de l'eau potable :
http://www.gls.fr/memotec25.htm

Sable de filtration :
http://www.gls.fr/memotec30.htm

La biodégradabilité des effluents urbains :
http://www.gls.fr/memotec19.htm

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Appareil respiratoire de la carpe :
http://perso.wanadoo.fr/pcharra/peche/arcf.htm

O2 et CO2 sanguins :
http://coproweb.fr/pagphy/physioan/ch4s1.htm

http://www.ulg.ac.be/physioan/traite.htm

Circulation sanguine :
http://coproweb.fr/pagphy/physioan/ch2s2.htm

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Dose létale :
http://fr.wikipedia.org/wiki/LD50






[Corrélats : Oxygène / Oxydation / Aération / Pollution organique / Autoépuration / Contrôle de la qualité des eaux / ...]

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