ETUDE DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES
Quels sont les paramètres physico-chimiques de l’eau destinée à la consommation humaine ? Quels sont les éléments que nous risquons de trouver dans l’eau de pluie ?
Dans notre pays l’eau destinée à la consommation humaine est contrôlée. Pour cela le décret 89-3 du 3 janvier 1989 fixe des limites supérieures ou inférieures sur sept types de paramètres (concernant les substances indésirables, les substances toxiques, les pesticides etc...). Les paramètres physico-chimiques sont l’un de ces types. Ils concernent tout ce qui est relatif à la structure naturelle de l’eau et délimitent des concentrations maximales pour un certain nombre d’éléments souvent des ions comme les chlorures, le potassium, les sulfates.
Le cycle de l’eau représente le même principe que la distillation en laboratoire de l'eau, ce qui implique que l’eau de pluie devrait être de bonne qualité.
Des organismes de surveillance comme Airparif qui contrôle en permanence la qualité de l’air (en Île de France) prouve que l'atmosphère est polluée. Cette association surveille principalement le dioxyde de souffre (SO2), les particules fines (PM10 et PM2.5), les oxydes d’azotes (Nox), l’ozone (O3), le monoxyde de carbone (CO) et les composés organiques volatiles (COV). Ces éléments chimiques peuvent provenir des combustions industrielles, du chauffage domestique, de l’incinération des ordures ménagères, de la circulation automobiles (principale source de polluant). Les polluants de l’air peuvent se dissoudre dans l’eau des précipitations durant son passage dans l’atmosphère.
L’eau des pluie, initialement distillée, pourrait devenir polluée. Nous avons donc réalisé des expériences pour déterminer les paramètres physico-chimiques de notre eau de pluie, et les comparer avec les normes officielles.
Expériences réalisées sur les paramètres physico-chimiques (et organoleptiques)
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Observation à l’œil nu avant et après filtrage : |
L’eau de pluie est observée avant et après le filtrage.
A partir de cette expérience l’eau de pluie est systématiquement filtrée avant chaque manipulation.
Observation microscopique :
L’eau est observée à l’aide d’un microscope optique pouvant grossir jusqu’à 400 fois.
Détermination de paramètres organoleptiques ( relatif aux 5 sens) :
L’eau est goûtée (et recrachée !), sentie et observée.
Mesure du pH :
L’eau est recueillie à l’aide d’une pipette et versée sur du papier pH de grande précision (évaluation au 1/10).
Le dosage volumétrique des ions chlorures :
Pour cette expérience plus complexe, un protocole
expérimental a d’abord été élaboré (et surtout recherché). Le
dosage effectué est le dosage des ions chlorures par la méthode dite de Mohr.
Le dosage volumétrique est fondée sur une réaction entre la solution titrante
et la solution titrée.
La solution titrante est la solution de nitrate d’Argent à 25.10-3
mol.L-1 et la solution titrée est ici l’eau de pluie de volume
20,0 mL. La solution titrante (en défaut) est versée progressivement dans la
solution titrée (en excès). Lorsque la réaction est dans les conditions stœchiométriques,
un changement brusque de couleur de la solution titrée est perceptible. Le
volume équivalent est ainsi déterminé en fonction du volume de solution
titrante versée. Par des relations entre la quantité de matière, le volume et
la concentration des deux solutions, on peut retrouver la concentration en ions
(Cl-) de la solution titrée.
Deux dosages sont réalisés de suite : l'un donnant un ordre de grandeur et l’autre une valeur plus précise.
Mesure de la conductivité
Il est possible de faire passer un courant électrique dans
une solution si celle ci contient des ions.
En faisant passer un courant électrique dans cette solution, on détermine la
conductance. La conductance (G) fait intervenir l’intensité (I) et la tension
(V) avec G=I/V. La mesure de la conductance nécessite l’utilisation d’une
cellule conductimétrique.
A partir de la conductance on peut retrouver la conductivité (s ) de la solution avec la relation G=s .k (constante de la cellule conductimétrique). La conductivité étant proportionnelle à la quantité d’ion présent, on peut donner un ordre de grandeur de la quantité d’ions présents, et donc de la qualité de l’eau, pour ce paramètre seulement, à l’aide d’un tableau comparatif.
Toutes ces expériences nécessite au préalable une demande de réservation de salle spécifique à l’expérience réalisée. Cette réservation est déposée auprès des laborantins que nous remercions pour l'aide apportée. Cette demande doit être fournie au moins une semaine à l'avance et contient la liste du matériel nécessaire aux expériences envisagées.
Résultats des expériences et interprétations
Observation à l’œil nu avant et après filtrage :
L’eau est incolore. Avant filtrage, des particules noires, probablement des particules végétales, et des insectes sont cependant observables. Ces poussières ont probablement été portées par le vent.
Après filtrage, l’eau de pluie présente le même aspect que l’eau distillée : les particules sont restées sur le filtre.
Observation microscopique :
L’observation microscopique ne révèle pas d’autres particules ayant traversées le filtre.
Détermination de paramètres organoleptiques ( relatif aux 5 sens) :
Un faible arrière goût, légèrement amère est perceptible à la dégustation. Ce goût rappelle une odeur de feux de bois. L’eau est inodore.
Mesure du pH :
Le pH mesuré est de 6,4, ce qui est normal. Notre pluie n’est pas une pluie acide (une pluie acide se définit par un pH inférieure à 5,6).
Le dosage volumétrique des ions chlorures :
Au premier dosage, le volume équivalent trouvé se situait entre 0,5 et 1,0 mL.
Le deuxième dosage révèle un volume équivalent de 0,7 mL.
Calcul avec C1 (concentration des ions Cl- de l’eau), V1 (Volume d’eau titrée), C2 (concentration du nitrate d’argent), Veq (volume versé à l’équivalence), t(masse volumique)
donc 
alors 
Le décret 89-3 fixe la limite de la masse volumique des ions chlorures à 200 mg.L-1. La valeur obtenue est nettement inférieure à cette dernière.
Un deuxième dosage réalisé en parallèle, révèle l’absence d’ions chlorures. Cependant pour des valeurs si faibles la concentration en ion nitrates n’était pas adaptée.
L’eau de pluie ne contient pas d’ions chlorures ou à très faible dose.
L’expérience suivante confirme ce résultat et donne des indications sur les autres ions.
Mesure de la conductivité
Avec une tension de 1,0V, l’intensité du courant qui passe dans la solution est de 28,3.10-6A.
Calcul de la conductance (G):
Calcul de la conductivité(s ) avec pour constante de la cellule k égale à 0,94 cm:
alors 
ce qui
donne 
Le courant passe très faiblement dans l’eau de pluie ce qui indique qu’il y a très peu d’ions dans cette solution (ce sont les ions qui transportent les électrons). Les limites de conductivité du décret (400µS.cm-1) ne sont pas atteinte. La valeur obtenue (30µS.cm-1) est bien nettement inférieure à cette dernière.
Il nous paraît donc inutile de doser d’autres ions.
De plus, d’après le tableau comparatif , cette conductivité correspond à une très bonne eau potable, presque distillée.
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