Physico-chimie des eaux naturelles
STRUCTURE MOLECULAIRE DE L'EAU
Les
liens hydrogène entre les molécules d'eau leur confèrent certaines
particularités. L'eau a une structure cristalline à l'état solide telle que
sa densité est inférieure à celle de liquide ce qui explique que les icebergs
flottent.
La
densité est maximale à 4°C et diminue en dessous. Ainsi, la couche de glace
flotte et isole les milieux aquatiques de l'atmosphère, empêchant la congélation
complète du milieu.
La
chaleur spécifique de l'eau (chaleur nécessaire pour augmenter la température
de l'eau de 1°C à pression constante) est très élevée : il faut donc
apporter une énergie considérable pour faire varier la température de l'eau.
Remarque
: la température
de l'eau de mer varie beaucoup moins vite que la température atmosphérique. De
plus, il faut fournir beaucoup d'énergie au système pour mélanger 2 masses
d'eau de températures différentes. La stratification thermique est donc
importante dans les milieux aquatiques profonds.
LES GAZ DISSOUS
La
concentration en gaz dissous (surtout en Oxygène O2) est importante à connaître
car certains gaz, notamment l'O2 sont contraignants pour l'existence de nombreux
organismes.
3
facteurs influencent les variations de concentration en oxygène dans l'eau :
-
la
production d'O2 par photosynthèse
-
la respiration
entraînant une consommation de l'O2
-
la réaération
(échanges entre l'eau et l'air qui sont d'autant plus rapides que la surface de
l'eau est agitée ; ainsi un barrage peut produire une réaération
proprotionnelle à la hauteur de la chute d'eau)
COMPOSITION DES EAUX DE SURFACE
La
composition des eaux est fonction de leur pH
-
Les anions principaux
(ions chargés négativement) sont : HCO3-, CO3-2,
SO4-2, Cl-, NO3-
-
Les cations principaux
(ions chargés positivement) sont : Ca+2, Na+, Mg+2,
K+, NH4+.
C'est
la nature des sols qui détermine la présence et la quantité de ces ions dans
l'eau. Dans les eaux de surface tempérées : HCO3->SO4-2>Cl- et
Ca+2>Mg+2>Na+>K+.
Les
3 principaux nutriments ou éléments présents dans les substances minérales nécessaires
à la croissance algale sont l'azote (N), le phosphore (P) et la silicium (Si).
L'azote
peut exister sous différents formes :
-
NO3- qui
provient des engrais lessivés ;
-
NO2- et
NH4+ qui proviennent des rejets urbains :
-
N dissous
provenant des protéines.
Le
phosphore (P) existe sous la forme de PO4-3 et de phosphore organique.
-
Les métaux principaux
sont : Fe, Mn, Al, Ba, Cd, Ch, Hg, Cu, Pb, Ni, Ag, Zn.
LES DEBITS
Les
débits sont les volumes d'eau écoulée à travers une surface pour un temps
donné. Ils sont exprimés en mètres cubes par seconde (m3/sec).
Les
débits varient en fonction des saisons, du relief et de la pluviosité.
En
région glaciaire, ils sont maximum en été à cause de la fonte des glaces, en
montagne et en plaine, ils sont maximum à la fin du printemps, c-à-d à la
fonte des neiges, en région tropicale, ils sont maximum en été qui est la
saison des pluies et au niveau des océans, les débits sont maximum en hiver.
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