Différences entre les pages « Les pollutions invisibles » et « Disque de Secchi »

 
 
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{{Tuto Details
 
{{Tuto Details
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|Main_Picture=Disque_de_Secchi_Disque_de_Secchi.png
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
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|Description=Dans cette expérience, nous allons tester une eau d’aspect ordinaire à l’aide de produits du quotidien et réaliser des réactions chimiques pour mieux comprendre les phénomènes de pollutions invisibles dans nos cours d'eau.
+
|Description=Le disque de Secchi est un dispositif utilisé par les scientifiques pour déterminer la turbidité de l’eau : c’est à dire que l’on estime si l’eau est plus ou moins trouble. Ce disque peut être utilisé en mer ou en rivière et permet d’évaluer l’état de l’eau et des milieux aquatiques.
−
|Disciplines scientifiques=Chemistry, Life Sciences
+
|Disciplines scientifiques=Earth Sciences, Life Sciences
 
|Difficulty=Easy
 
|Difficulty=Easy
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|Duration=20
+
|Duration=1
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|Duration-type=minute(s)
+
|Duration-type=hour(s)
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|Tags=Pollution, eau, microscopique
+
|Tags=Turbidité, Lumière, Eau
 
}}
 
}}
 
{{Introduction
 
{{Introduction
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|Introduction=Une eau transparente et sans odeur est-elle forcément une eau propre ?
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|Introduction=Fabriquer soi-même un appareil de mesure de la turbidité de l’eau et partir explorer les cours d’eau des environs.
  
  
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Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 2 : Problématiques.  Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne.  
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Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 3 : Solutions et techniques d'étude.  Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne.  
  
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La fiche mise en page est disponible en pdf et téléchargeableici.
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La fiche mise en page est disponible en pdf et téléchargeable : [https://www.wikidebrouillard.org/images/e/ef/Disque_de_Secchi_Fiche-disque-secchi.pdf ici].
 
}}
 
}}
 
{{Materials
 
{{Materials
 
|ItemList={{ItemList
 
|ItemList={{ItemList
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|Item=Bocal en verre
+
|Item=Corde
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
−
|Item=Vinaigre blanc
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|Item=Cutter
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
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|Item=Bicarbonate
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|Item=Règle
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
−
|Item=Bouilloire
+
|Item=Marqueur permanent
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
−
|Item=Cuillère à café
+
|Item=Vis
 
}}{{ItemList
 
}}{{ItemList
−
|Item=Encre effaçable
+
|Item=Couvercle
−
}}{{ItemList
 
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|Item=Eau
 
 
}}
 
}}
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|Tuto_Attachments={{Tuto Attachments
 +
|Attachment=Disque_de_Secchi_Fiche-disque-secchi.pdf
 +
}}{{Tuto Attachments
 +
|Attachment=Disque_de_Secchi_disque-secchi-modele-a4.pdf
 
}}
 
}}
−
{{Tuto Step
 
−
|Step_Title=Réunir le matériel
 
−
|Step_Picture_00=Encre_invisible_IMG20200319165311.redimensionne.jpg
 
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=Préparer "l'eau mystère"
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|Step_Title=Fabrication du disque
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|Step_Content=Faire chauffer de l’eau à l’aide de la bouilloire avant de la verser dans le bocal.  
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|Step_Content=Après avoir découpé un cercle d’environ 30 cm de diamètre, percer un trou au centre pour y glisser la ficelle à l’aide des ciseaux ou de la vis.
  
−
{{Warning|Attention à utiliser un bocal supportant les fortes températures, comme par exemple un pot de confiture vide.}}
 
  
−
 
+
Il est aussi possible de trouver et imprimer un modèle en format A4 disponible ici : [https://www.wikidebrouillard.org/images/0/01/Disque_de_Secchi_disque-secchi-modele-a4.pdf Disque de Secchi]
−
Percer la cartouche d'encre effaçable, la vider dans le bocal d'eau très chaude, puis remuer à l'aide de la petite cuillère.  
+
}}
−
 
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{{Tuto Step
−
 
+
|Step_Title=Mise en place du poids
−
Que se passe-t-il ?
+
|Step_Content=Le poids sert à lester le disque afin qu’il coule une fois plongé dans l’eau. Avec la ficelle, fixer fermement le poids en dessous du disque, bien au centre du cercle.
−
|Step_Picture_00=Encre_invisible_IMG20200319165431.redimensionne.jpg
 
−
|Step_Picture_01=Encre_invisible_IMG20200319165443.redimensionne.jpg
 
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=Réaliser l'expérience
+
|Step_Title=Graduation de la ficelle
−
|Step_Content=Ajouter un peu de vinaigre dans le bocal. Que remarque-t-on ?
+
|Step_Content=Afin de réaliser des mesures, il faut graduer la ficelle. Tracer des traits à intervalles réguliers sur la ficelle à l’aide d’un marqueur :
  
 +
*Avec la règle, mesurer 10 cm et tracer un trait sur la ficelle ;
 +
*Recommencer cette étape tout le long de la ficelle.
  
−
Que se passe-t-il si l’on ajoute à nouveau du bicarbonate et qu’on mélange le tout ?
+
Le disque de Secchi est prêt à être utilisé !
−
|Step_Picture_00=Encre_invisible_IMG20200319165542.redimensionne.jpg
 
−
|Step_Picture_01=Encre_invisible_IMG20200319165616.redimensionne.jpg
 
−
|Step_Picture_02=Encre_invisible_IMG20200319165633.redimensionne.jpg
 
 
}}
 
}}
−
{{Notes
+
{{Tuto Step
−
|Observations=-  Sous l'effet de l'eau chaude, on obtient un liquide transparent, l'encre n'est plus visible ;
+
|Step_Title=Mesure de la turbidité de l'eau
 +
|Step_Content=Idéalement les mesures sont effectuées sur un plan d’eau calme, sans reflet, vers le milieu de la journée. La personne qui effectue les mesures ne doit pas porter de lunettes de soleil. 
  
−
-  Quand on ajoute du vinaigre au mélange, la couleur de l'encre réapparaît ;
+
Plonger le disque lentement dans l’eau et le faire descendre petit à petit en comptant le nombre de traits. Dès que le disque n’est plus visible, noter la mesure, c’est-à-dire le nombre de traits ou la profondeur (1 trait = 10 centimètres, 10 traits = 1 mètre de profondeur). 
  
−
-  Si l'on ajoute du bicarbonate, la couleur disparaît à nouveau.
+
Remonter ensuite lentement le disque. Quand il réapparaît, noter également la mesure. La profondeur Secchi est la moyenne de ces deux mesures. L’opération peut être répétée plusieurs fois pour confirmer le résultat.  
−
|Avertissement=Il est très important d'utiliser de l'encre effaçable (cette propriété est indiquée sur l'emballage).
 
−
|Explanations=On appelle pigments les éléments qui donnent leurs couleurs à des produits comme l'encre. Dans cette expérience, en ajoutant de l'eau chaude, on a transformé le pigment bleu de l'encre, en le rendant incolore.
 
  
−
Ce pigment change de couleur selon l'acidité : quand on ajoute un produit acide comme le vinaigre, le mélange devient acide, et le pigment redevient bleu. En ajoutant du bicarbonate, qui est basique (le contraire d'acide en chimie), le mélange finit lui aussi par devenir basique et le pigment redevient donc incolore.
 
−
|Deepen=La molécule du pigment qui colore l'encre a été modifiée par l'eau chaude, le mélange est alors devenu incolore grâce à la forme basique de l’eau. L’eau est ampholyte, c’est à dire qu’elle se comporte en acide en présence de base, et en base en présence d’acide. Ici, le pigment est un acide, donc l’eau adopte un comportement basique et fait disparaître la couleur bleue en modifiant la molécule du pigment.
 
−
 
−
 
−
L’eau chaude accélère la réaction. Sans chaleur, la réaction serait beaucoup plus longue. Ici, la chaleur est donc un catalyseur.
 
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−
 
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Dans cette expérience, les molécules modifiées sont sensibles au pH (c'est à dire à l'acidité du milieu). Quand on ajoute le vinaigre, la solution devient acide, et les molécules subissent une nouvelle transformation : elles reprennent leur état d’origine et le mélange est à nouveau bleu.
 
−
 
−
Quand on ajoute un produit basique comme ici le bicarbonate de sodium, il réagit avec le mélange et fait disparaître la couleur de l’encre à nouveau, car on neutralise l’acidité du vinaigre. On obtient ainsi une solution basique, ce qui provoque la disparition de la couleur bleue.
 
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−
 
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Si on ajoute encore du vinaigre, il va se trouver en plus grande quantité que le bicarbonate de sodium (il n'y a plus assez de bicarbonate de sodium pour "occuper" tout le vinaigre). Le vinaigre va donc une fois de plus réagir avec la molécule modifiée, qui retrouvera son état d'origine et va encore colorer le mélange en bleu.
 
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−
La composition des encres bleues effaçables est souvent secrète, et diffère selon les marques. Leur couleur bleue est obtenue avec des dérivés d'aniline, notamment le bleu d'aniline. Les effaceurs vendus dans le commerce contiennent du bisulfite de sodium, qui réagit avec le bleu d'aniline en formant un produit incolore. Il s'agit d'une réaction d'oxydo-réduction.
 
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Cette expérience montre que tous les produits contenus dans l’eau ne sont pas forcément visibles. C’est notamment le cas de nombreux polluants, que l’on ne peut détecter qu’en réalisant des analyses. Certains produits, qu’on appelle des réactifs, révèlent la présence de polluants invisibles en provoquant une réaction chimique qui colore l'eau.
 
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|Applications=Chacun d'entre nous possède une multitude de produits pour des utilisations différentes. Avant de les utiliser ou de les mélanger, il est important de connaître leur composition et les réactions qu'ils peuvent créer.
 
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Le vinaigre est un bon exemple, on peut l’utiliser de nombreuses manières : pour le ménage, en cuisine... Il peut servir à enlever des taches, mais doit être utilisé avec précautions, car il fait blanchir certaines surfaces comme le granit.
 
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Un grand nombre d’éléments invisibles peuvent être présents dans nos cours d'eau, et certains sont très polluants. Pourtant, la plupart du temps, on pourrait croire que l'eau est « propre » lorsqu’on l’observe à l’oeil nu. Cependant, si l’on examine l’eau au microscope, ou qu'on réalise des analyses, on peut souvent s’apercevoir que l'eau n'est pas aussi propre qu’elle n'en a l’air.
 
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La pollution de l'eau est présente sur toute la surface de la Terre et touche l’eau sous toutes ses formes (cours d'eau, océans, pluie, neige, glaces polaires...).
 
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Une activité ou un produit de l’activité humaine qui libère des produits dangereux pour l’environnement ou la santé est appelé une source de pollution.
 
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'''<big>Les principales sources de pollution de l’eau</big>'''
 
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'''La pollution domestique'''
 
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Elle provient des habitations et des bâtiments collectifs (écoles, commerces, hôpitaux...).
 
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En moyenne sur la planète, un habitant consomme 137 litres d'eau par jour*, dont la quasi-totalité est rejetée. Ce sont des eaux usées issues de la cuisine, de la salle de bain mais également des toilettes. Elles contiennent de nombreux polluants : des graisses, savons, détergents, matières en suspension, matières organiques ou minérales dissoutes, et plusieurs milliards de bactéries.
 
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<nowiki>*</nowiki> ''selon l'UNICEF en 2022''
 
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Les déchets ménagers font aussi partie de la pollution domestique. Un français jette environ 1 kilo de déchets par jour** (plastiques, métaux, piles, ampoules...). Leur rejet dans la nature pollue les rivières et les nappes souterraines. Par exemple, une bouteille plastique peut mettre jusqu'à 1000 ans à se dégrader, et pollue la nature pendant toute sa durée de vie.
 
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<nowiki>**</nowiki> ''selon l'ADEME en 2022''
 
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'''La pollution agricole'''
 
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Elle représente la première source de pollution des ressources en eau. Les pollutions agricoles regroupent les pollutions liées à la culture, mais également à l'élevage. Les principales sources de pollution sont les engrais, les lisiers et les purins d'élevage ainsi que les produits phytosanitaires.
 
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Les engrais utilisés par l'agriculture contiennent de l'azote, et ses dérivés les nitrites et les nitrates. À l'échelle nationale, l'agriculture représente 33 à 66 % de la pollution en azote de l'eau.
 
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'''La pollution industrielle'''
 
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Les pollutions liées aux industries et les polluants qu’elles génèrent varient beaucoup en fonction du type d’activités. Les principales industries produisant des polluants sont les usines agroalimentaires (matières organiques, graisses), les usines de fabrication de papier, la chimie et l'industrie du cuir (divers produits chimiques), la métallurgie et les traitements des surfaces (métaux), le transport (hydrocarbures), les centrales nucléaires (déchets radioactifs et eaux chaudes utilisées dans les circuits de refroidissement).
 
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'''<big>Les principaux types de polluants</big>'''
 
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'''Les matières organiques''' ont durant très longtemps constitué les principaux polluants des milieux aquatiques. Elles proviennent des déchets domestiques (ordures ménagères, excréments), agricoles (lisiers) ou industriels (papeterie, tanneries, abattoirs, laiteries, …). Leur présence peut, en forte concentration, engendrer une asphyxie de la faune aquatique (manque d'oxygène), qui menace particulièrement les poissons.
 
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Les '''hydrocarbures''' sont présents dans les rejets des usines, garages et stations-services, et dans l’eau qui ruisselle sur les routes. En trop grande quantité, ils peuvent s’avérer très toxiques pour la faune et la flore aquatiques. Les pollutions aux hydrocarbures ne sont malheureusement pas rares. Plusieurs fois par an, le milieu marin subit des marées noires dues aux accidents ou aux rejets (parfois volontaires) d’hydrocarbures par des navires pétroliers.
 
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La '''pollution métallique''' est un problème très préoccupant, en raison de sa toxicité et de son accumulation dans la chaîne alimentaire : un humain qui consomme un poisson contaminé accumule non seulement les métaux contenus dans ce poisson mais également ceux contenus dans les proies que celui-ci avait mangées auparavant. Les métaux qui peuvent polluer l’eau, tels que l’aluminium, l’arsenic, le chrome, le cuivre, et les métaux lourds (mercure, plomb...), sont très dangereux pour la santé humaine. Ils proviennent des rejets d'usines, de l'épandage sur les sols agricoles, des boues de stations d'épuration, des eaux de ruissellement, et ne sont pas biodégradables.
 
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La '''pollution chimique''' provient de l'insuffisance des stations d'épurations, de l'absence des réseaux d'assainissement, du lessivage des sols, des ruissellement de la pluie sur la route et les toits des industries. Depuis le début des années 1950, de nombreuses régions industrielles subissent des pluies acides dues à la pollution de l'air par des gaz et des particules. Ces pluies endommagent fortement les forêts, les sols, les lacs et les rivières.
 
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La '''pollution thermique''' est de plus en plus présente. Elle est causée par les eaux de refroidissement de certaines industries. L'eau est pompée dans les cours d'eau ou dans le milieu marin, puis rejetée avec une température plus élevée de 4 à 5°C. Cela déséquilibre le milieu naturel et la vie des espèces aquatiques (reproduction perturbée, prolifération d'espèces nuisibles...).
 
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La '''pollution radioactive''' est rare, mais des accidents nucléaires comme celui survenu dans la centrale de Tchernobyl en 1986 peuvent avoir des conséquences désastreuses sur la santé humaine et l’environnement.
 
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'''<big>Évaluer la qualité d’une eau</big>'''
 
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On note la qualité d'une eau à l'aide de tableaux de critères dont la qualité est représentée par 5 couleurs :
 
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- Le bleu indique que l’eau est de très bonne qualité
 
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- Le vert indique que l’eau est de bonne qualité
 
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- Le jaune indique que l’eau est de qualité moyenne
 
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−
- Le rose indique que l’eau est de mauvaise qualité
 
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- Le rouge indique que l’eau est de très mauvaise qualité
 
  
 +
La précision est faible et non déterminée car la mesure est influencée par divers facteurs (observateur, état de la mer, éclairement…). Mais cette mesure est utile pour compléter d’autres observations qui donneront des informations sur la qualité de l’eau, comme le nombre et la nature des êtres vivants que l’on trouve dans le cours d’eau.
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}}
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{{Tuto Step
 +
|Step_Title=Réitérer l’expérience à différents endroits et moments
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|Step_Content=Recommencer l’étape 4 à différents endroits : cours d’eau différents ou autres points du même cours d’eau. On peut aussi prendre des mesures au même endroit, mais à différentes saisons afin de comparer l’état de turbidité/transparence du cours d’eau au cours de l’année et des saisons.
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}}
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{{Notes
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|Observations=En fonction du cours d’eau ou de la saison, la profondeur de Secchi peut varier. Elle se mesure en mètres ou en centimètres. 
  
−
Les études de la qualité des eaux se composent de trois parties : l'échantillonnage (c’est le prélèvement de l'eau), l'analyse et l'interprétation des résultats.
+
Si plusieurs mesures sont réalisées le même jour, on peut également récolter un échantillon d’eau à chaque lieu de mesure et comparer visuellement l’eau échantillonnée (on estime alors si l’eau est claire, ou plus ou moins trouble).
 +
|Avertissement=- Les conditions météorologiques (lumière, pluie, vent) peuvent faire varier fortement les résultats ;
  
−
Pour déterminer la pollution chimique et physique, on utilise la méthode du SEQ'eau, basée sur les paramètres chimiques (concentration en nitrites, nitrates, ammonium et phosphates), et physiques (température, pH, conductivité, salinité, taux d’oxygène...). On compare les résultats à un tableau de référence, où la qualité est représentée par une couleur.  
+
- L’agitation de l’eau.
  
−
Pour évaluer la qualité globale d'une eau, on considère le paramètre dont la qualité la plus mauvaise. En général, il s’agit de la concentration en nitrates.
 
  
 +
Attention, cette mesure est peu précise ! Elle peut servir de repère pour un suivi dans le temps ou une comparaison en fonction des saisons de l’état d’un cours d’eau. Elle peut également servir de mesure pour comparer l’état d’un cours d’eau en amont et en aval d’une perturbation (station d’épuration, canal, etc).
 +
|Explanations=La turbidité correspond à l’opacité (l’inverse de la transparence) d’un liquide, ici l’eau d’une rivière ou d’un lac par exemple, à cause de matières en suspension (comme de la terre) ou d’algues microscopiques. 
  
−
Il existe également des méthodes d'analyses biologiques pour mesurer la pollution de l'eau. L'IBGN (Indice Biologique Global Normalisé) se base sur la diversité et les espèces de macro-invertébrés présents dans l'eau. L'IPR (Indice Poisson Rivière), l'Indice Biologique Diatomées, l'Indice macrophytes sont également des méthodes d'analyses biologiques de l'eau qui se basent sur la présence d’organismes vivants appelés « bioindicateurs ».
+
Le disque de Secchi permet de déterminer la profondeur de pénétration de la lumière et donc la quantité de matière qui absorbe la lumière présente entre le disque et la surface de l’eau.
 +
|Deepen=En fonction de la turbidité de l’eau, des organismes différents vont se développer. En effet, certains préfèrent les eaux sombres, d’autres plus claires, plus ou moins riches en matières organiques.  
  
  
−
Les méthodes microbiologiques permettent de déterminer la concentration en microorganismes qui peuvent causer des maladies : virus, bactéries, ou champignons, nombreux dans les eaux de notre planète. Les bactéries susceptibles de provoquer des maladies, comme'' Pseudomonas'', ''Escherichia coli'' ou ''Legionella'' figurent parmi les micro-organismes les plus recherchés.<br />
+
La présence de matières organiques en suspension influe sur la présence de certains organismes photosynthétiques qui utilisent la lumière comme source d’énergie, en particulier les algues et les autres plantes aquatiques.
−
|Objectives=- Comprendre l'impact d'un produit sur les molécules et la notion de réaction chimique ;
+
|Applications=En automne et en hiver, les pluies sont fréquentes et entrainent beaucoup de terre et de sable dans les cours d’eau, qui peuvent alors devenir très troubles. Ceci peut parfois s’observer aussi en bord de mer, à l’embouchure des rivières et des ruisseaux, surtout dans les zones côtières où les terrains sont en pente et dans les régions tropicales, où il existe une saison des pluies très intense.
 +
|Related=La fiche sur le bon état écologique : [[Bon état écologique]].
 +
|Objectives=- Réaliser un instrument de mesure ;
  
−
- Illustrer les réactions acides-bases et montrer qu'elles sont réversibles ;
+
- Faire des  mesures selon un protocole utilisé par les scientifiques ;
  
−
- Montrer qu’un produit peut être présent dans l’eau sans être visible, et faire le lien avec les différentes pollutions de l’eau.
+
- Analyser des résultats ;
−
|Animation=L'animateur·trice peut présenter cette expérience en mode "Défi, trouver l'eau "propre"" :
 
  
−
Parmi 3 échantillons (une bouteille contenant de l'eau, une bouteille contenant un mélange d’eau et d’encre déjà invisible, une bouteille contenant un mélange d'eau et de vinaigre en grande quantité), le défi est de retrouver l'eau qui contient le moins d'éléments polluants, autrement dit la plus "propre" et la plus adaptée pour abriter des organismes aquatiques.
+
- Comprendre la relation entre turbidité, qualité de l’eau et vie aquatique.
 +
|Animation=Effectuer des mesures sur un site où il est possible de faire descendre le disque à la verticale dans l'eau avec au moins 2 mètres de profondeur, comme une jetée, un ponton ou un quai, ou depuis un bateau, dans un port ou au bord d'une rivière, d'un étang...
  
 +
{{Warning|Attention à la sécurité, la personne effectuant les mesures ne soit pas être seule et doit savoir nager !}}
  
−
On mettra à disposition des participants des bocaux et différents produits pour observer les réactions du liquide à tester. Parmi ces produits, on peut proposer un ou plusieurs acides qui révéleront la présence de l'encre en faisant réapparaître la couleur bleue : le vinaigre, mais aussi du jus de citron par exemple. On peut également mettre à disposition quelques petits coquillages, qui provoqueront une formation de bulles au contact de l'eau vinaigrée (et finiront par se dissoudre, ce qui indique l'acidité de l'eau), cela permet de conclure que des organismes (ici des coquillages) ne pourraient sans doute pas vivre dans ce milieu.
 
  
−
Il est également intéressant de proposer aux participants des produits qui n'auront pas d'effet sur les trois eaux à tester (comme du sucre ou du sel), afin qu'ils identifient avec méthode quels sont les produits qui provoquent une réaction et permettent de révéler ou de soupçonner la présence d'éléments "polluants" contenus dans l'eau.
+
Si l'on n'a pas la possibilité d'effectuer des mesures à l'extérieur et que l'on doit réaliser l'activité en salle, il est possible de fabriquer et de tester un disque de Secchi miniature. Pour cela il suffit de découper un disque de diamètre légèrement inférieur à celui du goulot d'une bouteille d'eau, et de glisser au centre du disque une ficelle de petit diamètre (mais suffisamment épaisse pour y tracer des graduations) sur laquelle on aura tracé des graduations très rapprochées, tous les 1 ou 2 centimètres par exemple. On leste l'extrémité de la ficelle, située juste sous le disque, avec un petit plomb ou un caillou.  
  
  
−
Mettre à disposition du bicarbonate de sodium permet d'observer que la réaction qui fait apparaître l'encre est réversible si l'on augmente le pH (autrement dit qu'on ajoute un produit basique) de l'eau. Cette réaction peut être complète si l'on ajoute de l'eau chaude ou que l'on chauffe l'eau testée, car, comme cela a été expliqué plus haut, la chaleur joue le rôle de catalyseur pour cette réaction.
+
Préparer ensuite plusieurs milieux de mesure : des bouteilles translucides que l'on remplit d'eau mélangée à une quantité plus ou moins importante de terre. On obtient des eaux de turbidité (transparence) différente. Il ne reste plus qu'à mesurer la turbidité de chaque eau en faisant descendre le mini-disque de Secchi dans chaque bouteille et en notant le nombre de graduations visibles avant sa disparition.
−
|Notes=Un article très détaillé sur les réactions et produits en jeu dans cette expérience est disponible ici : http://atchimiebiologie.free.fr/effaceur/effaceur.html
+
|Notes=http://envlit.ifremer.fr/var/envlit/storage/documents/dossiers/prelevementhydro/chapitre45.html  
  
 +
http://envlit.ifremer.fr/var/envlit/storage/documents/dossiers/prelevementhydro/chapitre34.html
  
−
Vidéo de l'expérience "Couleurs qui changent" menée par les animateurs des petits débrouillards sur la chaine Youtube ''Jus de citron'' :
+
https://fr.wikipedia.org/wiki/Disque_Secchi
  
−
https://www.youtube.com/watch?v=cYDrdExxAoQ&index=1&list=PLh-wFno1NyFxivBpvZvyaSwoFYvksYP3n
+
https://www.youtube.com/watch?v=-_fin1MSRSM
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Status
 
{{Tuto Status
−
|Complete=Draft
+
|Complete=Published
 
}}
 
}}

Version du 27 janvier 2023 à 11:32

Le disque de Secchi est un dispositif utilisé par les scientifiques pour déterminer la turbidité de l’eau : c’est à dire que l’on estime si l’eau est plus ou moins trouble. Ce disque peut être utilisé en mer ou en rivière et permet d’évaluer l’état de l’eau et des milieux aquatiques.

Auteur avatarCélie Dubost | Dernière modification 28/04/2023 par Quentin G.

Disque de Secchi Disque de Secchi.png
Difficulté
Facile
Durée
1 heure(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Science de la vie
Le disque de Secchi est un dispositif utilisé par les scientifiques pour déterminer la turbidité de l’eau : c’est à dire que l’on estime si l’eau est plus ou moins trouble. Ce disque peut être utilisé en mer ou en rivière et permet d’évaluer l’état de l’eau et des milieux aquatiques.
Difficulté
Facile
Durée
1 heure(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Science de la vie
<languages />
Licence : Attribution (CC-BY)

Introduction

Fabriquer soi-même un appareil de mesure de la turbidité de l’eau et partir explorer les cours d’eau des environs.


Cette fiche expérience s’intègre dans le Parcours 3 : Solutions et techniques d'étude. Elle est réalisée dans le cadre d'un partenariat avec l'agence de l'eau Loire - Bretagne.

La fiche mise en page est disponible en pdf et téléchargeable : ici.
  • Fichiers
Corde
Item-Corde 250px-Corde.jpg
Au sens propre, une corde est un corps long, flexible, résistant, de section circulaire, composé de fils tordus et/ou tressés ensemble dont on se sert comme outil pour lier, attacher, haler, hisser, etc.. Souvent en lin ou en bambou. Utilisée par les cordiste.
Cutter
Item-Cutter cutter.jpg
Un cutter (ou couteau à lame rétractable) est un outil qui permet de couper des matériaux fins et peu résistants. Il est en général muni d'une lame mobile qui est masquée lorsque l'objet n'est pas utilisé (pour plus de sécurité).
Règle
[[File:]]
Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.
Marqueur permanent
Item-Marqueur permanent marqueur permanent.png
Marqueur permanent
Vis
Item-Vis 180px-Vis.jpg
Vis en métal à trouver en magasin de bricolage

Une vis est une machine simple apte à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation dirigé suivant l'axe de rotation, ou vice-versa.

Les divers types de vis se caractérisent par l'utilisation de surfaces hélicoïdales. On peut distinguer : 

   la vis de fixation utilisée de façon statique pour diverses sortes de liaison ;
   la vis d'Archimède utilisée pour la manutention de matériaux granulés ou pulvérulents, ainsi que pour le pompage des fluides, (exemple : vis à grain) ;
   la vis de transformation de mouvement utilisée de façon dynamique pour transformer, dans un sens ou dans l'autre, un mouvement de rotation en mouvement de translation ou un couple en effort axial ;
   la vis sans fin qui, associée à des roues dentées, permet de réaliser des engrenages ;
   la vis micrométrique, permettant de mesurer avec précision ;
   le mécanisme de vis-écrou ;
le mécanisme de vis à billes.
Couvercle
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Un couvercle est un élément mobile de forme plate servant à fermer un récipient ou un emballage. Il peut être amovible ou fixé au récipient par une charnière. Il est dans certains cas muni d'un organe de préhension parfois appelé fretel : anneau, poignée, bouton ou forme ornementale (fruit, légume ou encore gland...).

Étape 1 - Fabrication du disque

Après avoir découpé un cercle d’environ 30 cm de diamètre, percer un trou au centre pour y glisser la ficelle à l’aide des ciseaux ou de la vis.


Il est aussi possible de trouver et imprimer un modèle en format A4 disponible ici : Disque de Secchi

Étape 2 - Mise en place du poids

Le poids sert à lester le disque afin qu’il coule une fois plongé dans l’eau. Avec la ficelle, fixer fermement le poids en dessous du disque, bien au centre du cercle.

Étape 3 - Graduation de la ficelle

Afin de réaliser des mesures, il faut graduer la ficelle. Tracer des traits à intervalles réguliers sur la ficelle à l’aide d’un marqueur :

  • Avec la règle, mesurer 10 cm et tracer un trait sur la ficelle ;
  • Recommencer cette étape tout le long de la ficelle.

Le disque de Secchi est prêt à être utilisé !

Étape 4 - Mesure de la turbidité de l'eau

Idéalement les mesures sont effectuées sur un plan d’eau calme, sans reflet, vers le milieu de la journée. La personne qui effectue les mesures ne doit pas porter de lunettes de soleil.

Plonger le disque lentement dans l’eau et le faire descendre petit à petit en comptant le nombre de traits. Dès que le disque n’est plus visible, noter la mesure, c’est-à-dire le nombre de traits ou la profondeur (1 trait = 10 centimètres, 10 traits = 1 mètre de profondeur).

Remonter ensuite lentement le disque. Quand il réapparaît, noter également la mesure. La profondeur Secchi est la moyenne de ces deux mesures. L’opération peut être répétée plusieurs fois pour confirmer le résultat.


La précision est faible et non déterminée car la mesure est influencée par divers facteurs (observateur, état de la mer, éclairement…). Mais cette mesure est utile pour compléter d’autres observations qui donneront des informations sur la qualité de l’eau, comme le nombre et la nature des êtres vivants que l’on trouve dans le cours d’eau.

Étape 5 - Réitérer l’expérience à différents endroits et moments

Recommencer l’étape 4 à différents endroits : cours d’eau différents ou autres points du même cours d’eau. On peut aussi prendre des mesures au même endroit, mais à différentes saisons afin de comparer l’état de turbidité/transparence du cours d’eau au cours de l’année et des saisons.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

En fonction du cours d’eau ou de la saison, la profondeur de Secchi peut varier. Elle se mesure en mètres ou en centimètres.

Si plusieurs mesures sont réalisées le même jour, on peut également récolter un échantillon d’eau à chaque lieu de mesure et comparer visuellement l’eau échantillonnée (on estime alors si l’eau est claire, ou plus ou moins trouble).

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

- Les conditions météorologiques (lumière, pluie, vent) peuvent faire varier fortement les résultats ;

- L’agitation de l’eau.


Attention, cette mesure est peu précise ! Elle peut servir de repère pour un suivi dans le temps ou une comparaison en fonction des saisons de l’état d’un cours d’eau. Elle peut également servir de mesure pour comparer l’état d’un cours d’eau en amont et en aval d’une perturbation (station d’épuration, canal, etc).

Explications

La turbidité correspond à l’opacité (l’inverse de la transparence) d’un liquide, ici l’eau d’une rivière ou d’un lac par exemple, à cause de matières en suspension (comme de la terre) ou d’algues microscopiques.

Le disque de Secchi permet de déterminer la profondeur de pénétration de la lumière et donc la quantité de matière qui absorbe la lumière présente entre le disque et la surface de l’eau.

Plus d'explications

En fonction de la turbidité de l’eau, des organismes différents vont se développer. En effet, certains préfèrent les eaux sombres, d’autres plus claires, plus ou moins riches en matières organiques.


La présence de matières organiques en suspension influe sur la présence de certains organismes photosynthétiques qui utilisent la lumière comme source d’énergie, en particulier les algues et les autres plantes aquatiques.

Applications : dans la vie de tous les jours

En automne et en hiver, les pluies sont fréquentes et entrainent beaucoup de terre et de sable dans les cours d’eau, qui peuvent alors devenir très troubles. Ceci peut parfois s’observer aussi en bord de mer, à l’embouchure des rivières et des ruisseaux, surtout dans les zones côtières où les terrains sont en pente et dans les régions tropicales, où il existe une saison des pluies très intense.

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Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Réaliser un instrument de mesure ;

- Faire des mesures selon un protocole utilisé par les scientifiques ;

- Analyser des résultats ;

- Comprendre la relation entre turbidité, qualité de l’eau et vie aquatique.

Pistes pour animer l'expérience

Effectuer des mesures sur un site où il est possible de faire descendre le disque à la verticale dans l'eau avec au moins 2 mètres de profondeur, comme une jetée, un ponton ou un quai, ou depuis un bateau, dans un port ou au bord d'une rivière, d'un étang...

Attention à la sécurité, la personne effectuant les mesures ne soit pas être seule et doit savoir nager !


Si l'on n'a pas la possibilité d'effectuer des mesures à l'extérieur et que l'on doit réaliser l'activité en salle, il est possible de fabriquer et de tester un disque de Secchi miniature. Pour cela il suffit de découper un disque de diamètre légèrement inférieur à celui du goulot d'une bouteille d'eau, et de glisser au centre du disque une ficelle de petit diamètre (mais suffisamment épaisse pour y tracer des graduations) sur laquelle on aura tracé des graduations très rapprochées, tous les 1 ou 2 centimètres par exemple. On leste l'extrémité de la ficelle, située juste sous le disque, avec un petit plomb ou un caillou.


Préparer ensuite plusieurs milieux de mesure : des bouteilles translucides que l'on remplit d'eau mélangée à une quantité plus ou moins importante de terre. On obtient des eaux de turbidité (transparence) différente. Il ne reste plus qu'à mesurer la turbidité de chaque eau en faisant descendre le mini-disque de Secchi dans chaque bouteille et en notant le nombre de graduations visibles avant sa disparition.

Sources et ressources

http://envlit.ifremer.fr/var/envlit/storage/documents/dossiers/prelevementhydro/chapitre45.html

http://envlit.ifremer.fr/var/envlit/storage/documents/dossiers/prelevementhydro/chapitre34.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Disque_Secchi

https://www.youtube.com/watch?v=-_fin1MSRSM

Dernière modification 28/04/2023 par user:Quentin G..

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