Quelle méthode utilise-t-on pour déterminer l'oxygène dissous dans l'eau ?
Les normes relatives aux méthodes d'essai dans notre pays comprennent : « Détermination de l’oxygène dissous dans l’eau – Méthode iodométrique » (GB7489-1987), « Détermination de l’oxygène dissous dans l’eau – Méthode par sonde électrochimique » (HJ506-2009) et la norme américaine ASTM (D888-05). Les deux premières sont des méthodes normalisées nationales et industrielles en Chine, tandis que la dernière est une méthode normalisée reconnue par l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA).
Méthode de détermination de l'oxygène dissous dans l'eau - méthode iodométrique
Principe de la méthode iodométrique de mesure de l'oxygène dissous : Le dosage de l'oxygène dissous dans l'eau se fait généralement par la méthode iodométrique. On ajoute du sulfate de manganèse et une solution alcaline d'iodure de potassium à l'eau pour former un précipité d'hydroxyde de manganèse. Du fait de son extrême instabilité, l'hydroxyde de manganèse réagit rapidement avec l'oxygène dissous pour former du sulfate de manganèse. Après 15 minutes, l'ajout d'acide sulfurique concentré provoque la réaction du précipité brun avec l'iodure de potassium ajouté à la solution. Plus la quantité d'iode précipitée est importante, plus la concentration en oxygène dissous est élevée et plus la solution est foncée. On prélève un échantillon d'eau ayant réagi à l'aide d'une pipette, on utilise l'amidon comme indicateur, on effectue un titrage avec une solution titrée et on calcule la teneur en oxygène dissous dans l'échantillon.
La méthode de mesure de l'iode comporte des étapes complexes et ne convient pas aux mesures in situ, ce qui entraîne un temps d'analyse relativement long. Dans les plans d'eau où prolifèrent les algues, la photosynthèse augmente la quantité d'oxygène libérée, pouvant conduire à une sursaturation de l'eau. Dans ce cas, la détermination de l'oxygène dissous par la méthode à l'iode devient difficile et les résultats de mesure insuffisamment précis.
Méthode de détermination de l'oxygène dissous dans l'eau - polarographie électrochimique
Principe de la polarographie électrochimique pour la mesure de l'oxygène dissous : Une tension constante est appliquée entre les deux électrodes, et les électrons circulent de la cathode vers l'anode, générant un courant de diffusion. À une certaine température, ce courant est directement proportionnel à la concentration d'oxygène dissous. Une relation quantitative est ainsi établie entre le courant et la concentration d'oxygène dissous. L'appareil convertit automatiquement la mesure de l'ampèremètre en concentration d'oxygène dissous et affiche cette valeur à l'écran.
La méthode de polarographie électrochimique pour la détermination de l'oxygène dissous dans l'eau est simple et rapide, et son coût est relativement faible ; elle fait partie des méthodes normalisées. Cependant, la consommation d'oxygène entraîne la formation de dépôts sur la membrane et l'électrode, créant un gradient d'oxygène qui ralentit la réaction. Si la membrane semi-perméable est endommagée, l'électrolyte est facilement contaminé, ce qui peut provoquer une dérive du potentiel de la batterie. Cette dérive fausse alors la mesure de la concentration d'oxygène dissous dans l'échantillon d'eau. Il est donc nécessaire de remplacer régulièrement l'électrolyte et la membrane semi-perméable.
Méthode de détermination de l'oxygène dissous dans l'eau - méthode de fluorescence
Principe de la méthode de fluorescence pour la mesure de l'oxygène dissous : On applique une lumière bleue modulée à des substances fluorescentes pour les exciter et induire l'émission de lumière rouge. En raison de l'effet d'extinction des molécules d'oxygène, la durée et l'intensité de l'excitation par la lumière rouge sont inversement proportionnelles à la concentration en oxygène. À l'aide d'une source de lumière rouge synchronisée avec la lumière bleue comme référence, on mesure la différence de phase entre la lumière rouge excitée et la lumière de référence, et on compare les valeurs d'étalonnage interne pour calculer la concentration en oxygène. Après traitement, on obtient la concentration en oxygène dissous.
La méthode LDO par fluorescence pour la mesure de l'oxygène dissous dans l'eau est une étape simple et rapide. Comparée aux deux premières méthodes, elle ne nécessite aucun étalonnage, offre un temps de réponse rapide, des résultats de mesure stables, aucun débit requis, aucune interférence, réduit la fréquence de nettoyage et requiert peu d'entretien.