Cahier de terrain

Cours d‘eau:

Hydrologie et bioindication

Luyet Vincent, GLOBE Suisse

Hydrologie:

1. Température de l’eau

Pourquoi mesurer la température de l’eau ?

Car elle a une influence sur la diversité et la vie aquatique.

Car elle influence directement les autres mesures telles que l’oxygène dissous, le pH et la conductivité.

Car cela permet de suivre l’influence des changements climatiques.

Matériel

Thermomètre analogique ou numérique.

Matériel pour le calibrage du thermomètre (récipient, glace,…).

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants de protection et vérifier le fonctionnement du thermomètre.

2 Plonger le thermomètre dans le cours d’eau ou dans l’échantillon d’eau récolté à une profondeur de 10 cm durant 3 minutes au minimum.

3 Lire la température de l’eau et laisser le thermomètre encore une minute dans l’eau. Si la température ne varie plus, noter le résultat de la mesure. Autrement, maintenir le thermomètre dans l’eau jusqu’à la stabilisation de la mesure.

4 Répéter la mesure 4 fois.

Tableau de résultats

Mesure Température [°C] Remarque (appareil de mesure,…)

1

2

3

4

Moyenne

2. Transparence de l’eau

Pourquoi mesurer la transparence de l’eau ?

Car elle donne des informations sur la quantité de matière présente dans l’eau et par conséquence sur la profondeur de pénétration de la lumière.

Car elle donne des informations sur le type de végétation. Une eau riche en algues et en nutriments aura une faible transparence.

Matériel

1 tube de turbidité transparent d’une hauteur de 120 cm.

Bouchon avec des illustrations de disque de Secchi.

Récipient permettant de remplir le tube de turbidité.

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants de protection et vérifier l’étanchéité du tube. 2 Noter le type de couverture nuageuse. 3 Prélever un échantillon d’eau de surface du cours d’eau avec un

sceau. 4 Remplir d'eau récoltée le tube transparent tenu verticalement

jusqu'à ce que les taches noires / blanches (disque de Secchi) ne soient plus visibles.

5 Noter la hauteur d’eau. Lorsque le tube est plein et que le disque est encore reconnaissable, il faut noter la valeur > 120 cm

6 Répéter la mesure 4 fois.

Tableau de résultats

Mesure Hauteur d’eau [cm] Remarques (couverture nuageuse,…)

1

2

3

4

Moyenne

Remarques

La mesure du la transparence peut également se faire avec un disque de Secchi que l’on plonge directement dans l’eau. Cette mesure peut se réaliser uniquement pour des plans d’eau très calmes.

3. Conductivité de l’eau

Que mesure-t-on ? Principe de la mesure.

On mesure la quantité d’impuretés dans l’eau, autrement dit la teneur totale en solide dissous (TDS). Son unité est le ppm. Cette mesure est indirecte. On mesure la conductivité électrique de l’eau. L’eau pure a une mauvaise conductivité.

Pourquoi mesurer la conductivité de l’eau ?

Car elle donne des informations sur la qualité de l’eau. L’eau utilisée en agriculture doit avoir une TDS < 1200 ppm.

Matériel

1 conductimètre et le matériel pour son étalonnage.

Récipients et eau distillée.

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants de protection. 2 Etalonner le conductimètre selon les explications du fournisseur. Il

faut laver le conductimètre avec de l’eau distillée et laisser sécher. Attention ne jamais sécher le bout de la sonde avec un chiffon. Plonger le conductimètre dans la solution d’échantillonnage pendant 5 minutes (jusqu’à la stabilisation de la mesure). Ensuite régler au moyen du petit tournevis pour atteindre la valeur de 1413.

3 Prélever un échantillon d’eau de surface du cours d’eau avec un sceau et mesurer sa température. Elle doit être comprise entre 20 et 30 °C. Si ce n’est pas le cas, prendre l’échantillon d’eau en classe pour stabiliser sa température.

4 Plonger la sonde du conductimètre dans l’eau, remuer lentement et attendre que la mesure se stabilise. Noter la mesure en µS/cm.

5 Convertir cette mesure en TDS en multipliant la conductivité en µS/cm par 0.67.

6 Répéter la mesure 4 fois.

Tableau de résultats

Mesure Conductivité en µS/cm Conductivité en ppm

1

2

3

4

Moyenne

4. pH de l’eau

Que mesure-t-on ? Principe de la mesure.

On mesure l’acidité de l’eau. C’est-à-dire sa quantité d’ion H+ . Lorsque l’eau est neutre, son pH = 7. Elle est acide si son pH est < 7 et basique si pH > 7. En introduisant une solution dans l’échantillon d’eau, il en résulte une réaction chimique spécifique dans une couleur qui dépend du pH de l’eau.

Pourquoi mesurer le pH de l’eau ?

Car il donne des informations sur la qualité de l’eau. Pour que la vie aquatique se développe dans de bonnes conditions, il faut un pH entre 6.7 et 7.3.

Matériel

1 Kit Hach comprenant un disque comparateur de couleur et des échantillons

Une solution de bromthymol bleue.

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants et les lunettes de protection. 2 Rincez plusieurs fois les deux éprouvettes avec de l’eau à tester et

remplissez les deux éprouvettes jusqu’à la ligne de 5 ml. 3 Mettre le tube à tester en position A, dans le comparateur 4 Pour le second tube ajouter 8 gouttes de solution de bleu de

bromothymol. 5 Mélanger doucement. 6 Insérer le tube d'échantillon contenant de l'eau traitée dans la position

B du comparateur.

7 Tenir le comparateur à hauteur des yeux contre la lumière et attribuer la couleur de la solution en faisant tourner la roue. Lire le pH.

8 Après utilisation, rincer les tubes à essai avec de l'eau. 9 Répéter la mesure 4 fois.

Tableau de résultats

Mesure 1

Mesure 2

Mesure 3

Mesure 4

Moyenne:

Variation de la mesure du pH

Le pH varie au cours d’une journée et au fil des saisons. Par exemple, dans les mois d'été au cours de la journée la valeur du pH peut augmenter à cause de la consommation de CO2 des plantes (photosynthèse). La valeur du pH peut ainsi passer de 7 à 9. Pendant la nuit, le pH peut redescendre à 7. Une seule mesure du pH d'une masse d'eau est par conséquent incertaine.

5. Alcalinité de l’eau

Que mesure-t-on ? Principe de la mesure.

On mesure la capacité de l’eau à absorber des acides. Son unité est le mg /l CaCO3. On mesure l’alcalinité de façon indirecte par titrage.

Pourquoi mesurer l’alcalinité de l’eau ?

Car elle donne des informations sur la qualité de l’eau et sur son pouvoir tampon. En effet, une eau possédant une faible alcalinité < 100 mg de CaCo3 aura un pouvoir tampon faible.

Car elle est liée au pH.

Matériel

1 Kit Viscolor HE

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants et les lunettes de protection. 2 Rincer le récipient de mesure et remplissez le avec 5 ml d’eau de

l'échantillon. 3 Ajouter 1 goutte de solution d'indicateur m et dissoudre en remuant.

L’échantillon à tester vire au bleu. 4 Remplir la seringue avec la solution de titration. 5 Ajouter à très petite dose (goutte à goutte) et titrer jusqu'à ce que

l’échantillon passe du bleu au rouge. 6 Lire le volume de la seringue nécessaire à la titration. Lire sur

l'échelle SBV en mmol / l. Convertir la valeur SBV en mmol / l en mg / l de CaCO3. Pour cela, il suffit de multiplier la valeur SBV par 50. Si le contenu d’une seringue n’est pas suffisant, remplir de nouveau la seringue et titrez jusqu'à ce qu’au changement de couleur. Ensuite, lisez la valeur de la seringue et ajouter 7,2 mmol / l.

Mesure: mmol/l mg/l CaCO3

1

2

3

4

Moyenne

6. Nitrate

Que mesure-t-on ? Principe de la mesure.

On mesure les nitrates présents dans l’eau. Une réaction chimique spécifique donne une couleur rouge, qui est proportionnelle à la teneur en nitrate de l’eau.

Pourquoi mesurer la quantité de nitrate de l’eau ?

Car cela fournit des informations sur la quantité de nutriments essentiels à la croissance et à la reproduction de la végétation aquatique.

Car cela donne des informations sur la qualité de l’eau. La qualité des cours d'eau est bonne si la teneur en nitrate > 25 mg / l

Matériel

1 Kit Hach

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants et les lunettes de protection. 2 Si la valeur attendue <1 mg / l de nitrate. Rincer les deux éprouvettes

plusieurs fois avec de l'eau à tester et les remplir jusqu’à la ligne de de 5 ml.

3 Si la valeur attendue > 1 mg / l de nitrate. Rincer les deux tubes test plusieurs fois avec de l'eau à tester et diluer l’échantillon. Avec la pipette, ajouter 1 ml d'échantillon d'eau dans le tube et 4 ml d'eau distillée.

4 Le tube non traité est en position A, dans le comparateur 5 Pour le second tube ajouter la poudre NitraVer 6 (nitrates LR) et

agiter pendant 3 minutes. 6 Ajoutez à cette solution la poudre NitriVer 3 (nitrites LR) et agiter

pendant 30 secondes. Insérer le tube d'échantillon contenant de l'eau traitée dans la position B du comparateur.

7 Après 10 minutes comparer la couleur des deux tubes en tournant la

roue. Une fois la même couleur obtenue, lire la teneur en nitrate. Pour de petites quantités de nitrate, il faut mettre une feuille de papier blanc en arrière fond à 5 à 10 cm derrière le comparateur pour faciliter la lecture.

8 Pour la valeur de mesure lue pour le point 1,2 multiplié par 5. (Pour nitrate NO3-multiplié par 4,4).

Tableau de résultats

Mesure Nitrate mg/litre Remarques (type de couverture nuageuse,)

1

2

3

4

Moyenne

7. Oxygène dissous

Que mesure-t-on ? Principe de la mesure.

On mesure le taux d’oxygène moléculaire (O2) dissous dans l’eau. Cette mesure est indirecte, elle s’effectue par titrage.

Pourquoi mesurer l’alcalinité de l’eau ?

Car elle donne des informations sur la quantité d’oxygène disponible pour les organismes aquatiques. Par exemple, les poissons ont besoin d'eau d'au moins 5 mg d'oxygène par litre.

Car une relation avec la bioindication des rivières peut être établie. Par exemple, pour une classe de qualité I de l'eau (non polluée), une teneur en oxygène d'au moins 8 mg / l est nécessaire. Alors que pour une classe 3 (fortement pollué), la teneur en oxygène est généralement inférieure à 4 mg / l.

Matériel

1 Kit Viscolor HE

Exécution de la mesure

1 Mettre les gants et les lunettes de protection. 2 Mesurer la température de l’eau. 3 Prendre un échantillon d’eau à analyser, remplir la bouteille en verre

et la refermer. Attention, il ne doit pas y avoir d’air dans la bouteille. 4 Ajouter 4 gouttes de réactif 1 5 Ajouter 4 gouttes de réactif 2, fermer l’échantillon, bien mélanger et

laisser reposer 2 minutes. 6 Ajouter 12 gouttes de réactif 3, fermer l’échantillon, bien mélanger

jusqu’au moment où il n’y a plus aucune trace. 7 Ajouter 1 gouttes de réactif 4, fermer l’échantillon, bien mélanger et

laisser reposer 2 minutes. 8 Remplir la seringue de 5ml de liquide pour la titration. 9 Ajouter à très petite dose (goutte à goutte) le liquide de la seringue à

la bouteille de solution préparée et titrer jusqu'à ce qu’un changement de couleur se produise (passage du gris-violet à la transparence.

10 Lire sur la seringue le volume de liquide nécessaire à la transparence du liquide, c’est la quantité d’oxygène dissous en mg/l.

Tableau de résultats

Mesure: mg/l

1

2

3

4

Moyenne

Relation oxygène dissous et température

La teneur maximale en oxygène de l'eau dépend de la température. Le tableau suivant présente pour une altitude de 500 mètres, la teneur maximale d’oxygène dissous en mg/l.

Température de l’eau [°C]

Oxygène dissous [mg/l]

Température de l’eau [°C]

Oxygène dissous [mg/l]

0 oC 15.01 20 oC 9.37

4 13.46 21 9.20

6 12.78 22 9.04

8 12.16 23 8.88

9 11.86 24 8.74

10 11.58 25 8.60

11 11.31 26 8.47

12 11.31 27 8.33

13 10.81 28 8.22

14 10.58 29 8.10

15 10.35 30 7.98

16 10.13 31 7.87

17 9.93 32 7.76

18 9.73 33 7.65

19 9.55

Bioindication des rivières

8. Ecologie du paysage

Exécution de la mesure

1 Remplir le tableau et faire la moyenne des points.

Evaluation (points, vous pouvez aussi donner des valeurs décimales, p. ex. 1,5 ou 2,5)

1 2 3 points

1 Cours de la rivière

naturel, avec méandres corrections visibles, sinueux rectiligne, canalisé

2 Largeur

de la rivière

alternativement large

et étroit

faibles alternances de largeur largeur uniforme, canalisée

3 Profondeur

de l’eau

variant fortement,

formations d’îlots possibles

variant vers le rivage complètement uniforme

4 Courant d’eau variant fortement,

vitesses variables,

courant rapide et lent, eaux

stagnantes

vitesses de courant variables,

pas d’eaux stagnantes

courant uniforme

5 Lit de la rivière très diversifié

(cailloux, graviers, sables,

feuilles mortes)

partiellement naturel,

interventions artificielles

visibles

artificiel, monotone

(p.ex. uniquement graviers

ou sables, dalles de béton

6 Inclinaison

et subdivision

des berges

varié, alternativement

parties plates et raides,

subdivisions irrégulières

secteurs naturels et artificiels

alternant régulièrement

uniforme et similaire

7 Constitution

du rivage

naturel,

souvent traces d’érosion

consolidation artificielle du

rivage (blocs de pierres)

alternant avec des sections

naturelles

amas de pierres

colmatées,

mur de béton

8 Végétation

des rives

naturelle et variée,

arbres, buissons, herbes, ...

aménagement artificiel

des rives, uniforme

(champs, allée d’arbres,

arbustes)

font défaut,

surfaces cultivées jusqu’

au rivage

9 Possibilité

de passage

pour les poissons

garantie,

sauf lors de chutes naturelles

trop élevées

petits seuils

(inférieurs à 20 cm)

formés de pierres

ou de matériaux naturels,

passage garanti

seuils artificiels

(supérieurs à 70 cm) limitent

le passage

10 Influences dues

à l’exploitation

pas observés peu d’effets visibles

(prélèvements d’eau, égoûts)

fortes influences

(assèchement saisonniers,

force hydraulique, purin)

Description

des influences

Appréciation globale du secteur

Somme des points:

Moyenne

9. Qualité des eaux

Exécution de la mesure

1 Prélever les échantillons selon les recommandations. 2 Identifier les microorganismes présents. 3 Remplir le tableau des résultats

CLASSE DE QUALITÉ DES EAUX: COCHER LES SUBSTRATS RENCONTRÉS:

I non-polluée III fortement polluée Cailloux > 6 cm Sable fin, vase

I–II peu polluée III–IV très fortement polluée Gravier 0.6—6 cm Feuilles

mortes

II moyennement polluée IV excessivement polluée Sable < 0.6 cm Plantes

aquatiques

II–III pollution grave

1 PRÉLÈVEMENT

PAR SUBSTRAT =

Cailloux > 6 cm:

relever 5 cailloux

Gravier 0.6—6 cm et sable :

agiter 5 fois

le gravier devant

l’épuisette

Feuilles mortes

(détritus):

remplir 5 fois

aux 2/3 l’épuisette

et observer

Plantes aquatiques:

traîner 5 fois

l’épuisette sur un mètre

à travers les plantes

Signification:

n = 1 forme

(unité systématique)

dans ce groupe de

formes indicatrices

N = 2 formes indicatrices

ou plus dans ce groupe

de formes indicatrices

Résumé des résultats

Coordonnées du site de mesure :

Altitude :

Remarques sur le site de mesure :

Hydrologie

Paramètre

Température °C

Transparence cm

pH

Conductivité µS/cm

Alcalinité mg CaCO3/l

Nitrate mg/l

Oxygène dissous mg/l

Bioindication

Paramètre

Ecologie du paysage

Classe de qualité de l’eau