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Table des matières
L'eau se charge au cours de son cheminement de l'atmosphère ( nuages où elle est pure) jusqu'au robinet de notre évier de différents constituants :
Une des premières, historiquement, caractéristiques de l'eau est son pouvoir
moussant : peut on ou pas se savonner facilement et agréablement les mains ?
Cette possibilité est liée à sa " dureté ".
Une eau est dite " dure " si son pouvoir moussant est faible,
" douce " dans le cas contraire.
Ce pouvoir moussant dépend en fait de la teneur en carbonates d'alcalino-terreux,
c'est à dire en sels,
résultats de l'action de l'acide carbonique ( H2O +
CO2 ) et de lui seul sur le ou les corps suivants :
Béryllium, Calcium, Magnésium, Strontium, Baryum, Radium, à l'exception de tous
autres. Dans la réalité de nos bacs seuls les sels de calcium et de magnésium
jouent un rôle.
Cette dureté s'appelle le DEGRE HYDROTIMETRIQUE ou plus simplement
dureté totale notée TH.
L'autre grande caractéristique d'une eau est son " acidité " c'est à dire sa teneur en ion H+, notée pH ( potentiel Hydrogène ).
Mais il se trouve que ces 2 notions ne sont pas tout à fait indépendantes. En effet l'acidité d'une eau peut être modifiée en y versant, par exemple, une certaine quantité d'acide mais on constate que, suivant la teneur en carbonates d'un certain type, il faut verser plus ou moins d'acide pour obtenir une variation significative de pH. Il a été donc nécessaire de définir ce pouvoir appelé pouvoir tampon au moyen d'une autre notion : le titre alcalimétrique complet appelé encore dureté carbonatée noté TAC.
Les relations entre ces 3 notions sont d'avantage expliquées dans la partie compléments de chimie
Nota : nous ne rentrerons pas dans le détail de la structure de la dissolution de l'eau en présence d'acide et parlerons, par la suite, dans un souci de simplification de la dissociation H2O -> H+ + OH- ; tout en sachant que cette représentation est obsolète.
Nous ne parlerons pas ici des autres caractéristiques entre autre de la salinité, de la teneur en chlorures, ni de sa transparence ni....
Il se définit comme la concentration en cations H+ dans l'eau. Sa valeur s'exprime
en un nombre qui est le résultat de l'application d'une formule mathématique
( le logarithme décimal ) à cette concentration. La raison en est que ces teneurs
s'expriment par des nombres très grands il a donc été décidé de donner non pas sa teneur
mais le logarithme décimal de cette teneur. La valeur d'un pH est, par le choix de cette
formule, comprise entre 0 ( extrêmement acide ) et 14 (extrêmement basique).
Le choix de cette formulation a pour conséquences :
Une eau présentant un pH de 7 est dite neutre, au dessus de 7 elle est dite basique ou alcaline, en dessous de 7 elle est dite acide.
Afin de mesurer cette dureté totale il a été décidé d'adopter comme unité de mesure,
en France, la quantité de produit nécessaire pour neutraliser une certaine quantité de
carbonate de calcium à savoir :
un degré correspond à une quantité de 10 mg/l de carbonate de calcium
( CaCO3 ).
Les allemands ont choisi une autre définition ( le GH abréviation de GesamtHärte
correspondant à 10 mg/l d'oxyde de calcium ou de magnésium ), enfin les anglais
ont eux aussi défini la leur mais elle semble être tombée en désuétude.
Ce choix fait que,contrairement au pH, le TH d'un mélange est le TH obtenu par application
d'une règle de trois aux TH des eaux utilisées La correspondance entre ces 2 unités
est la suivante :
Vous pourrez aussi trouver comme unité de mesure le nombre de milligrammes (de carbonate de calcium) par litre noté " ppm " et 100 ppm sont équivalents à 10 degrés français.
Il s'agit, là, de mesurer la concentration en ions Carbonates (CaCO3)
et bicarbonates ( Ca(HCO3)2 ).
Nous nous retrouvons devant la même situation que ci dessus :
une définition Française notée TAC
une définition allemande le KH ( abréviation de KarbonatHärte ).
Il est à noter que si, en règle générale, le TH est supérieur au TAC, ceci n'est pas une règle absolue. Certaines eaux sud américaines et celles du lac Tanganika ont un TAC supérieur au TH et cela pourrait être constaté dans certains de nos bacs. Ceci mérite une explication : en fait les tests commercialisés en aquariophilie pour la mesure du TH ( ou du GH, c'est la même chose exprimée en une autre unité) ne mesurent pas la teneur en Ca++ et Mg++ mais,pour des raisons de pratique, mesurent la teneur en anions HCO3- et font l'hypothèse, en général vraie, qu'il y a autant de ces anions que de cations Ca++ et Mg++ ; dans le cas où l'eau contiendrait d'autres cations ( sodium de NaCl par exemple ) cette hypothèse est fausse..
Les méthodes de mesure utilisées sont :
Un autre appareil est souvent utilisé : le conductivimètre. Cet appareil mesure la conductivité d'une eau, c'est à dire la facilité que possède cette eau à laisser passer un courant électrique. En fait cette mesure porte sur la totalité des ions présents dans l'eau, y compris les sels métalliques ( fer, cuivre, plomb..), les phosphates et autres anions et cations. Bien qu'il ne faille pas penser qu'une eau douce soit forcément une eau peu minéralisée ( une eau salée est peut être douce ! !, toute comme une eau ferrugineuse c'est à dire riche en sels de fer). A l'inverse, une eau très peu minéralisée est forcément une eau douce. Ce qui explique l'utilité de cet appareil qui,en plus, est beaucoup plus facile à mettre en oeuvre qu'un pH mètre électronique.
Remarques générales sur les mesures : Il ne faut pas s'illusionner sur la précision des résultats obtenus pour, notamment, les raisons suivantes :
Il faut aussi souligner que parler du pH d'une eau osmosée ou distillée n'a pas grande signification. Ces eaux, très très peu minéralisées, ne sont absolument pas tamponnées. Le seul fait de souffler dessus ( d'où gaz carbonique ) suffit à en modifier le pH.
Exemple de calcul : A titre d'exemple soit une eau A avec un pH de 7 un GH de 7 et un KH de 5 soit une eau B avec un pH de 8 un GH de 18 et un KH de 15 Si nous faisons un mélange de 75% de A et 25 % de B nous obtiendrons une eau avec
Pour les passionnés du calcul du pH vous utilisez soit une calculette,la plupart ont une fonction logarithme, mais il faut penser à bien prendre les logarithmes décimaux soit vous utilisez les fonctions logarithme et puissance de votre tableur préféré.
Nos poissons sont habitués à vivre dans une " certaine " eau, il en est de même des plantes de nos bacs.
Si ces paramètres ne sont pas à respecter strictement pour leur maintien en bonne santé, cela sera beaucoup plus important et même souvent indispensable pour les reproductions où là il faudra, vraiment, mettre les poissons et leurs oeufs dans l'eau qui convient.
En fait c'est la notion de pression osmotique qui semble la plus importante, cette pression est liée à la minéralisation de l'eau ; vous vous êtes peut être vous même rendu compte de l'existence de cette pression et de ses effets : Si vous aspirez de l'eau douce par le nez, drôle d'idée, direz vous, mais en se baignant en eau douce, vous ressentirez une forte douleur aux niveau de vos muqueuses nasales, en eau de mer vous ne ressentirez rien. Et bien les poissons ressentent un peu de la même façon les différences de type d'eau. Ceci ( la notion de minéralisation ) conduit certains aquariophiles à penser que la notion de dureté, trop partielle, est une notion dépassée.
Il faut savoir que les poissons d'eau douce n'avalent pas en permanence de l'eau contrairement à leurs congénères d'eau salée et que leurs échanges vitaux se font par leurs branchies. Grâce à ces organes ils peuvent :
Leur adaptation à un type d'eau correspond à leur possibilité d'assurer les fonctions ci-dessus dans un milieu ayant certaines caractéristiques chimiques. Une trop forte modification de ces caractéristiques empêcheront leurs ouïes d'assurer ces fonctions au mieux, ou même de façon suffisante. D'autre part plusieurs observations montrent que pour certaines espèces de poissons ( Pelvicachromis par exemple ) le pourcentage mâle/femelles dans une ponte varie en fonction du pH et de la dureté ; il en est de même, pour d'autres poissons, du nombre d'oeufs pondus.
Il en est de même pour les plantes, dans certaines conditions il peut arriver que les feuilles de Cryptocorines se dissolvent littéralement ( en fait ce serait un problème de cristaux d'oxalate et de leur dissolution ); mais il faut aussi souligner l'importance du KH, qui fait la liaison avec la teneur en Carbone mis à leur disposition pour, avec l'action de la photosynthèse, permettre la croissance de leurs tissus.
C'est l'eau banalement mise à votre disposition. Ses caractéristiques peuvent varier
sensiblement d'une région à une autre ; il faudra être prudent sur son taux de nitrates qui
pourra être relativement élevé.
Normalement les caractéristiques de votre eau sont disponibles en mairie.
Il y a des eaux douces ; le cas typique est la Volvic, et plus généralement les eaux pour biberons présentent ce caractère ; d'autres doivent être rejetées car trop minéralisées ou minéralisées de façon déséquilibrée.
Cette eau peut être achetée dans certains magasins d'aquariophilie. Elles est obtenue par utilisation d'un procédé " l'osmose inverse " : on fait passer de l'eau sous une certaine pression le long d'une membrane, celle ci n'est traversée que par les molécules dont la taille est inférieure à une certaine dimension ce qui élimine la plupart des sels,même certains virus ... Si dans des installations industrielles l'eau osmosée est quasiment pure les appareils courants laissent passer quelques molécules autres que celles d'eau mais très peu ; par exemple : la documentation d'un appareil commercialisé indique qu'il retient de 93 à 98% des ions calcium, plus de 99% des bactéries, entre 93 et 97% de la dureté totale. On obtient ainsi une eau très douce, ce qui entraîne que son pH est quasiment sans signification.
Des appareils sont disponibles dans le commerce : mais il est à noter :
Pour certains aquariophiles il faut se méfier de ces eaux. Pour d'autres ( par exemple certains auteurs anglais ) ces eaux sont parfaitement utilisables en aquariophilie pour maintenir des espèces demandant une eau très douce ; mais si on y regarde de plus prés, en général ils précisent que cette eau n'est pas obtenue à partir d'installation domestique. Il semble que cette opposition apparente s'explique par l'utilisation d'appareils fonctionnant sur des principes différents, comme indiqué ci-dessous.
Ces eaux sont obtenues par passage sur des résines échangeuses d'ions.
Avec certaines de ces résines (cas le plus fréquent) les ions calcium, magnésium sont remplacés par des ions sodium; cdans ce cas les résines sont régénérées par du sel (NaCl). On obtient ainsi des eaux qui restent minéralisées, comme l'eau avant traitement et très déséquilibrées dans leur formule. Ces résines sont utilisées fréquemment dans les " adoucisseurs " d'eau.
Mais il existe un autre type de résine , les résines cationiques, dont le principe est totalement différent : les ions positifs ( cations ) sont remplacés par des cations H+, ces derniers se combinent pour former de l'eau avec l'oxygène présent. Les cations libérés forment eux des acides ; ces derniers sont éliminés par passage sur des résines anioniques qui remplacent les anions ( SO4- -, CO3- -, ... ) par des OH-. En résumé les sels sont retirés sans remplacement. Ce sont les résines utilisées pour les installations de désalinisation. C'est aussi le principe de fonctionnement des premiers appareils utilisés en aquariophilie avant la mise sur le marché des osmoseurs à un prix abordable.
pour mémoire vu son prix de revient.
C'est normalement une eau pure, donc équivalente à de l'eau distillé mais il faut veiller à une pollution due :
Certains procédés permettent de modifier les paramètres de l'eau de votre robinet.
Il est possible de mettre une certaine quantité d'acide dans un bac moyennant les précautions d'usage ( ne jamais verser de l'eau dans un acide, sinon vous risquez des projections d'acide, comme quand, et cela pour les mêmes raisons, vous versez de l'eau dans une poêle contenant de l'huile chaude. En effet l'action de mélanger acide + eau dégage de la chaleur, du coup les gouttelettes d'eau versée, dans le premier cas, sont portées à ébullition mais pas les gouttes d'acide, dans le deuxième cas, car la chaleur nécessaire pour porter à ébullition un acide /huile est élevée.
Le mode opératoire conseillé est le suivant :
Vous vérifiez enfin la dureté car l'ajout d'acide a pu faire précipiter des carbonates.
Cela peut sembler fastidieux mais vous éviterez ainsi un surdosage, pouvant être mortel pour
vos poissons.
En cas de surdosage les poissons sont " très agités " et il faut, toute affaire cessante,
faire de très importants changements d'eau pour ramener le pH à des valeurs non mortelles.
Il s'agit soit d'installer dans le système de filtration de la tourbe, soit de laisser de la tourbe
tremper dans le bac, si possible en regard de la sortie du filtre.
Ceci a pour effet d'abaisser le pH et le KH.
Pour ce faire il faut utiliser une tourbe ne contenant aucun additif horticole du type engrais, insecticide ... Il est conseillé de faire tremper cette tourbe avant utilisation et de ne pas utiliser le premier jus de cette décoction. Souvent l'utilisation de la tourbe entraîne une coloration ambrée de l'eau, phénomène sans gravité pour les occupants. On trouve dans le commerce des granulés de tourbe à utiliser de la même façon et aussi des extraits de tourbe qui donnent sensiblement les mêmes résultats.
Une première solution est de couper l'eau d'origine par de l'eau osmosée ou de l'eau minérale très douce. Une autre est la filtration sur tourbe comme indiqué ci-dessus..
La solution habituelle est la mise en place de roches calcaires et l'adjonction éventuelle de bicarbonate de soude. De nombreux autres produits sont en vente dans les magasins d'aquariophilie pour obtenir une élévation de la dureté.
Une solution habituellement adoptée est l'adjonction de bicarbonate de soude à, environ, 30 g par litre pour obtenir un pH de l'ordre de 8, cette solution est sans grand risque de fausses manoeuvres : ce sel a un bon pouvoir tampon et les quantités à mettre pour arriver à un pH absurde vous apparaîtront vite comme, elles aussi, absurdes.
Pour ceux qui souhaiteraient des solutions moins simplistes la revue de l'AFC a publié plusieurs autres techniques.
L'eau apporte tout un tas de substance qui, bien qu'elles y soient présentes à des taux très faibles, ( d'où leur nom d'oligo-éléments, oligo signifie peu en grec), sont très utiles, et même indispensable, à la vie.
Les oligo-éléments indispensables les plus couramment cités sont :
Effet tampon : Cet effet explique la difficulté, ou la facilité à le faire si l'eau n'est pas tamponnée, à faire varier le pH d'une eau donnée par l'adjonction d'une certaine quantité d'acide (ou de base).
Pour l'expliquer simplement faisons la comparaison avec une eau salée :
Cette notion est très importante : le KH est un indicateur du pouvoir tampon d'une eau. A des valeurs élevées de celui ci il est très difficile de faire varier le pH ; à des valeurs faibles (inférieures à 4 ou 5) un petit apport d'acide peut entraîner une baisse importante du pH, ce qui peut arriver, notamment dans le cas d'adjonction de CO2 dans un bac. D'où un risque d'acidose qui peut être mortel pour les habitants du bac.
Acides fort : par définition les acides sont dits forts si toutes leurs molécules
se dissocient.
Les acides forts les plus répandus sont HCl et H2SO4.
C'est à dire que chaque molécule d'HCl donne un cation H+ et un anion
Cl-.
Acides faibles : par définition toutes leurs molécules ne se dissocient pas, seul un certain nombre le font par exemple pour l'acide phosphorique et il se mets en place un équilibre entre le nombre de molécules dissociées et le nombre de celles non-dissociées, équilibre dépendant de l'acide concerné.
D'autre part, s'il y a plusieurs atomes d'hydrogène dans la molécule de l'acide faible par
exemple H3PO4 (acide phosphorique ) il ne faut pas croire que tous
les atomes d'hydrogène jouent le même rôle, dans le cas de l'acide cité un seul de ces atomes
se dissocie et faiblement, les autres se dissocient 10000 fois ( environ ) moins.
Cela veut dire qu'une molécule de cet acide ne crée qu'un H+ et que seulement
quelques pour-cent des molécules de la solution le font, enfin un effet tampon est créé par le
moyen de l'équilibre évoqué ci-dessus.
Acides humiques : Ces acides expliquent l'action de la filtration sur tourbe.
Cette dernière contient ce type d'acides. Le mécanisme en serait le suivant :
ces acides cèdent leurs H+ et captent à la place des Ca++ et
Mg++, ou des complexes ioniques contenant ces cations.
Ceci explique l'action de la filtration sur tourbe qui d'une part acidifie l'eau et qui d'autre
part en baisse le TAC.
Sels de l'acide carbonique :
L'acide carbonique ( H2O +CO2 ) possède 2 Hydrogénes " acide " et il se décompose de 2 manières :
En réagissant sur le calcium cela donne :
Le premier est quasiment insoluble dans l'eau.
Par contre le deuxième est soluble dans l'eau et c'est lui qui est à l'origine de la dureté
carbonatée.
Décalcification biogéne :
Dans certains bacs on peut constater, au fil du temps, une baisse de la dureté carbonatée, il se produit des réactions du type :
Le carbonate ainsi formé se dépose et vous explique les dépôts blanchâtres que vous avez, éventuellement, observés sur les feuilles et le sol.
Il est à noter que ce phénomène, rare, n'intervient qu'en cas de carence en CO2, bac très souspeuplé, très surplanté par exemple, et ne présente de réel danger qu'en cas de très forte carence de ce dernier.
| dureté en ppm | qualification de l'eau |
| entre 0 et 50 | douce |
| entre 50 et 100 | modérément douce |
| entre 100 et 200 | légèrement dure |
| entre 200 et 300 | modérément dure |
| entre 300 et 500 | dure |
| plus de 500 | très dure |
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