Les paramètres électrochimiques
Les paramètres électrochimiques, aussi appelés physico-chimiques, sont une série d'indicateurs que suivent notamment les spécialistes de l'eau pour caractériser un milieu. Ils ont l'avantage de pouvoir être analysés par des sondes qui peuvent nous fournir des résultats immédiats, contrairement à de nombreuses analyses chimiques de l'eau qui exigent des délais de réaction et de lecture avant toute interprétation. Ces paramètres sont généralement fortement influencés par la température et la pression atmosphérique, ce qui signifie que leurs appareils de mesure doivent être calibrés pour chaque milieu spécifique, en fonction notamment des conditions climatiques ou d'altitude.
Nous nous pencherons ici plus particulièrement sur le pH, le potentiel d'oxydoréduction, et la conductivité.
Le pH
Le pH ou potentiel hydrogène (pondus Hydrogenii ou potentia Hydrogenii) est la mesure, littéralement, de la "force de l'hydrogène". Elle correspond à l'activité des hydrons, ou cations hydrogène H+, dans une solution. Variant généralement de 0 (acide) à 14 (basique ou alcalin), sans unité, sa neutralité est à 7, et proche des valeurs ordinaires d'une eau non polluée. Si les extrêmes de cette échelle sont susceptibles d'agresser toute matière par corrosion, les valeurs de pH donnent des indications sur les espèces chimiques ou sur les bactéries qui sont susceptibles d'être détectées dans le milieu étudié. C'est pourquoi ce paramètre nous permet d'effectuer un premier tri dans nos investigations de terrain. Le pH est une échelle logarithmique, ce qui signifie, par exemple, qu'une eau avec un pH de 6 est 10 fois plus acide qu'une eau présentant un pH de 7. Et c'est là toute l'importance de la précision métrologique, et pour le praticien, du travail de préparation, d'entretien et de maintenance de son matériel.
Le potentiel d'oxydo-réduction
Le potentiel d'oxydo-réduction appelé également ORP, est un paramètre mesuré sur les eaux en milieu naturel, en station d'épuration ou sur les réseaux, à l'aide d'une sonde exprimant sa valeur en mV. Véritable différence de potentiel, il est une expression de l'activité des électrons, et de la capacité des espèces chimiques présentes à donner (réducteur) ou gagner (oxydant) des électrons. Si la mesure seule du potentiel d'oxydo-réduction peut s'avérer difficile à interpréter, couplé au pH, celle-ci peut permettre de prédire quelles espèces chimiques pourront être majoritaires dans le milieu observé. L'ORP permettra également de tracer le devenir le plus probable d'une molécule en interaction avec les autres paramètres électrochimiques.
La conductivité
La conductivité électrique témoigne de la présence d'ions, chargés électroniquement, dans la solution étudiée. Elle permet de mesurer la teneur en différents ions dissous dans l’eau (comme les chlorures, les sulfates, le sodium, le magnésium, le calcium, le fer) et témoigne généralement de la présence de matières minérales. Dans une solution diluée, les solides dissous et la conductivité électrique sont assez comparables. Mesurée par un conductimètre, elle s'exprime en micro siemens par cm (µS/cm). Pour une eau, la conductivité est caractéristique de son milieu d'écoulement, l'eau de mer présentant une conductivité bien plus élevée que l'eau de source.
Interpréter les paramètres physico-chimiques
Croiser les paramètres peut nous permettre de mieux comprendre le milieu que nous étudions. Par exemple, dans le domaine des eaux résiduaires, le croisement du pH et du potentiel d'oxydoréduction permet d'établir la septicité de l'effluent et d'indiquer le type de milieu dans lequel nous nous trouvons (aérobie, anoxique, anaérobie...). Cela permet d'évaluer le type de microorganismes présents, les réactions biochimiques susceptibles d'être à l’œuvre, ou encore le risque de présence de bactéries sulfatoréductrices. Indirectement, cela nous indique où peuvent en être les processus d'oxydation de la matière organique, ou encore les cycles de l'azote et du phosphore susceptibles de provoquer des phénomènes d'eutrophisation.
Tout notre travail de terrain consiste généralement à orienter les investigations : une pollution est-elle d'origine biologique ou chimique ? minérale ou organique ? d'origine urbaine, industrielle ou agricole ?
Les paramètres physico-chimiques nous indiquent "où chercher" et nous permettront de déterminer la suite du programme analytique pertinent : matières organiques, matières azotées, micropolluants, métaux... Ils constituent ainsi le premier pas du diagnostic des milieux aquatiques.