Oxygénation (environnementale) - Oxygenation (environmental)
L' oxygénation de l' environnement peut être importante pour la durabilité d'un écosystème particulier . Une quantité insuffisante d'oxygène ( hypoxie environnementale ) peut se produire dans les plans d'eau tels que les étangs et les rivières , ce qui tend à supprimer la présence d' organismes aérobies tels que les poissons . La désoxygénation augmente la population relative d' organismes anaérobies tels que les plantes et certaines bactéries , entraînant la mort de poissons et d'autres événements indésirables. L'effet net est de modifier l' équilibre de la nature en augmentant la concentration d' espèces anaérobies par rapport aux espèces aérobies .
L'oxygénation par aération de l'eau peut faire partie de l' assainissement environnemental d'une masse d'eau habituellement stagnante . Par exemple, Bubbly Creek à Chicago , dans l'Illinois , était hypoxique (carencé en oxygène) en raison de son utilisation comme égout à ciel ouvert par l' industrie de l'emballage de la viande de Chicago, mais a été oxygéné en introduisant de l'air comprimé dans ses eaux, augmentant ainsi la population de poissons. Une technique similaire a déjà été utilisée dans la Tamise .
L'oxygène dissous ( OD ) est mesuré en unités de solution standard telles que millilitres O 2 par litre (mL / L), millimoles O 2 par litre (mmol / L), milligrammes O 2 par litre (mg / L) et moles O 2 par mètre cube (mol / m 3 ). Par exemple, en eau douce sous pression atmosphérique à 20 ° C, la saturation en O 2 est de 9,1 mg / L.
Dans les milieux aquatiques , la saturation en oxygène est une mesure relative de la quantité d' oxygène (O 2 ) dissoute dans l'eau par rapport aux conditions d'équilibre.
La sursaturation de l'oxygène (c'est-à-dire des niveaux de saturation supérieurs à 100%) peut se produire naturellement. La cause la plus fréquente est la production d'oxygène par des espèces photosynthétiquement actives telles que les plantes et les algues. Selon la loi de Henry , la concentration d'oxygène à l'équilibre est proportionnelle à la pression partielle de l'oxygène gazeux. L'air contenant environ 21% d'oxygène, la concentration à l'équilibre d'oxygène gazeux pur correspond à près de 500% de saturation en air. L'autre raison est que la concentration d'oxygène peut être lente à s'adapter aux changements de l'environnement. Une augmentation rapide de la température peut réduire la concentration d'oxygène à l'équilibre à une valeur inférieure à la concentration réelle dans l'eau, augmentant ainsi la saturation à plus de 100% jusqu'à ce que le système ait eu le temps de s'équilibrer par diffusion . La sursaturation peut parfois être nocive pour les organismes et provoquer un accident de décompression .
Des tableaux de solubilité (basés sur la température) et des corrections pour différentes salinités et pressions peuvent être trouvés sur le site Web de l'USGS. Des tableaux tels que ceux de l' OD en millilitres par litre (mL / L) sont basés sur des équations empiriques qui ont été élaborées et testées:
- ln (DO) = A1 + A2 * 100 / T + A3 * ln (T / 100) + A4 * T / 100 + S * [B1 + B2 * T / 100 + B3 * (T / 100) 2 ]
où ln est le symbole du logarithme naturel et les coefficients prennent les valeurs suivantes:
| A1 | = | −173,4292 | B1 | = | −0.033096 | |
| A2 | = | 249,6339 | B2 | = | 0,014259 | |
| A3 | = | 143,3483 | B3 | = | −0,001700 | |
| A4 | = | −21,8492 | ||||
| T | = | température ( kelvin ) | S | = | salinité (g / kg) |
Pour convertir l' OD calculée ci-dessus de mL / L en mg / L, multipliez la réponse par (P / T) * 0,55130, P = mmHg, T = Kelvin
La mesure
Les niveaux d'oxygène dissous sont généralement mesurés à l'aide d'un équipement «robuste à oxygène dissous» (RDO) qui mesure la capacité d' extinction de luminescence d'un échantillon. Des niveaux d'oxygène accrus entraînent une trempe accrue qui est bien caractérisée et permet d'effectuer des mesures précises avec une sonde qui nécessite un entretien minimal. Avant le développement de la technologie RDO, la technologie redox à membrane a été utilisée, qui mesurait les niveaux d'oxygène à l'aide d'une électrode Clark . L'équipement électrochimique nécessite un entretien considérable pour éliminer l'encrassement et empêcher la dégradation de la membrane. Les méthodes redox peuvent également afficher une certaine sensibilité croisée à d'autres gaz tels que H
2 S .
Pour les échantillons à faible ou faible concentration (moins de 2 ppm), l'équipement RDO est nettement meilleur car il ne consomme pas d'oxygène dans l'échantillon (et ne nécessite donc pas d'agitation) ou ne lutte pas pour mesurer les niveaux zéro.
Les méthodes de chimie humide telles que le test Winkler pour l'oxygène dissous peuvent également être utilisées pour la mesure de l'OD, mais comme pour toutes les mesures de chimie humide, elles nécessitent un technicien qualifié pour obtenir des résultats précis.