Travaux Pratiques de chimie océanographiqueOCE 103

Master Océanographie2015­2016

T. WAGENER, T. MOUTIN, V. LAGADEC.

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Table des matières

TP N°1 : DOSAGE DE L'OXYGENE DISSOUS (Méthode de Winkler) et mesure de la salinité...................................5

TP N°2 : DOSAGE DE L'AZOTE AMMONIACAL........15

TP N°3 : DOSAGE DES ORTHOPHOSPHATES DANS L'EAU DE MER....................................................................19

TP N°4 : MESURE DU pH, DE L'ALCALINITE TOTALE ET DE LA TENEUR EN CALCIUM D'UNE EAU DE MER.......................................................................................23

TP N°5 : DOSAGE DE L'AZOTE ORGANIQUE DISSOUS ET DE L'AZOTE ORGANIQUE PARTICULAIRE..................................................................31

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TP N°1 :  DOSAGE DE L'OXYGENE DISSOUS (Méthode de Winkler) et mesure de la salinité

I. INTRODUCTIONLes teneurs en oxygène dissous dans l'eau de mer sont la résultante de flux de 

production   (diffusion   de   l'oxygène   atmosphérique,   photosynthèse)   et   de   flux   de consommation (respiration, dégradation de matières organiques). Les valeurs varient entre 0 et 8 ml.l­1.

Il existe de nombreuses méthodes pour déterminer l'oxygène dissous dans l'eau de mer  (chimique,  électrochimique,  chromatographie  en phase gazeuse).  Même si   la méthode électrochimique est plus facile à mettre en oeuvre "in situ", la méthode la plus précise est la méthode de Winkler. Nous utiliserons cette méthode, légèrement modifiée par Carpenter (1965) et Carritt & Carpenter (1966), qui est considérée comme la référence universelle.

II. PRINCIPE DU DOSAGE DE L'OXYGÈNE DISSOUSLe principe du dosage est  de former un précipité  de manganèse (Mn(II))  et de 

l'oxyder par l'oxygène dissous (Mn(III) et Mn(IV)). En milieu acide et en présence d'iodure, le manganèse est réduit, ce qui libère de l'iode. L'iode est alors titré par le thiosulfate.

Les réactions intervenant dans le dosage sont :(1)  Formation du précipité de Mn(II) par la soude

Mn2+ + 2 OH­   ­­­­>   Mn(OH)2

(2) Oxydation du Mn (II) par l'oxygène.  (a) Mn(OH)2  + 1/4 O2 + 1/2 H2O   ­­­­>   Mn(OH)3

(b) Mn(OH)2  + 1/2 O2 + H2O   ­­­­>   Mn(OH)4

(3)  Réduction du Manganèse par l'iodure en milieu acide

(a) Mn(OH)3  +  I­  +  3 H+   ­­­­>  Mn2+ + 3 H2O + 1/2 I2

(b) Mn(OH)4  +  2 I­  +  4 H+   ­­­­>  Mn2+ + 4 H2O + I2

donc 1 mole d'oxygène (O2) libère 2 moles d'iode (I2)(4)  Dosage de l'iode par le thiosulfate

2 S2032­  +  I2  ­­­­>   S4O6

2­  +  2 I­

Finalement, à 1 mole de thiosulfate correspond 1/4 mole d'oxygène.Le point équivalent du dosage peut être mis en évidence par plusieurs méthodes. 

Nous utiliserons un indicateur coloré d'oxydo­réduction, l'amidon.

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III. MODALITES DU DOSAGE

III.1. Domaine d'application, précision.

Domaine d'application : 0,005­8,000 mM équivalent à 0,06­90 ml.l­1 d'oxygène.

Précision : pour C = 0,7 mM, C = 0,003/n1/2 mM (précision maximum obtenue pour un laboratoire à terre dans les conditions idéales, n : nombre de réplicats, seuil de confiance 95%). C'est­à­dire que pour une mesure dans la gamme habituelle des concentrations, la précision est de ± 0,035 ml.l­1  (précision maximum obtenue dans des conditions de travail idéales).

Dans toute la manipulation, la précaution essentielle consiste à ne pas introduire d'oxygène dans l'échantillon. Il faut donc éviter toute introduction de bulles d'air. Les principales sources d'erreurs inhérentes au dosage se résument en 5 points :

• oxydation de l'iodure à l'air• volatilisation de l'iode• adjonction d'oxygène par les réactifs• consommation ou production d'iode par les impuretés des réactifs• différence entre le point équivalent réel et le point de fin de titrage

La méthode n'est pas applicable dans les eaux contenant beaucoup de matières en suspension ou des substances organiques oxydables en milieu fortement basique ou susceptible de réagir avec l'iode en milieu acide.

Remarque   :  la   précision   est   déterminée   en   supposant   qu'il   n'y   a   pas   d'erreur systématique; la valeur moyenne est la valeur vraie.

III.2. Echantillonnage

L'échantillon   prélevé   est   transféré immédiatement de la bouteille dans un flacon à l'aide d'un tube souple. 

• Plonger le tube jusqu'au fond du flacon et le remplir sans introduire de bulles d'air en laissant déborder un volume équivalent au volume du flacon. 

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Illustration 1: Remplissage du flacon d'échantillonnage, à  partir  de   la  bouteille  de  prélèvement,  pour   l'analyse  de  l'oxygène dissous : le tuyau pénétrant jusqu'au fond du  flacon   et   le   contrôle   de   débit   par   la   pince   permettant  d'éviter tout barbotage (Aminot & Chaussepied, 1983).

• Retirer   le   tube   lentement   en   arrêtant   l'écoulement   juste   avant   que   son extrémité ne vienne à l'air. 

• Ajouter immédiatement 1 ml de réactif 1 et 1 ml de réactif 2.• Boucher sans introduire de bulles d'air (attention : à un flacon correspond un 

bouchon).• Agiter, laisser reposer, agiter de nouveau.• Laisser  reposer  à   l'abri  de   la   lumière  au moins  jusqu'à   ce  que  le précipité 

n'occupe plus que le tiers inférieur du volume du flacon et que la température du flacon soit égale à celle du laboratoire.

Remarque   :   cette   opération  peut   être  menée   à   bord   d'un  navire.   La   suite   des opérations   peut   être   poursuivie   plus   tard.   Dans   ce   cas,   il   est   recommandé   de maintenir les flacons en immersion.

III.3. Réactifs

Réactif 1 : solution de manganèse 3M   #

Dissoudre 600 g de MnCl2 ou 670 g de MnSO4,4H2O ou 560 g de MnSO4,2H2O ou 510 g de MnSO4,H2O dans de l'eau déionisée, compléter à 1 l.

Réactif 2 : solution de KI (4M) et NaOH (8M)   #

Dissoudre 320 g de NaOH dans 400 ml d'eau déionisée. Dissoudre, en chauffant si nécessaire,  600 g de NaI dans 300 ml d'eau déionisée en agitant continuellement. Mélanger les deux solutions lorsqu'elles sont froides et compléter à 1 l.

Solution de thiosulfate de sodium 0,01 MA préparer à partir de thiosulfate de sodium Na2S2O3,5H2O

Solution d'iodate de potassium 0,0017 M   #

Dissoudre  0,3567 g de KIO3  (séché  à  105°  pendant  1 heure)  dans 300 ml d'eau déionisée.  Chauffer légèrement pour dissoudre.  Laisser refroidir.  Compléter à  1 l. Cette solution est stable indéfiniment à condition de l'agiter avant l'utilisation et de reboucher le flacon immédiatement après.

Amidon 1%   #

Dissoudre 1 g d'amidon soluble dans 100 ml d'eau déionisée en chauffant jusqu'à ce   que   la   solution   devienne   claire   ;   ajouter   quelques   gouttes   de   chloroforme   et conserver au réfrigérateur. Elle se conserve plusieurs mois. La solution d'amidon est à jeter quand la couleur du virage évolue vers le vert ou le brun ou si un trouble s'y développe. 

Acide sulfurique concentré (5 M)   #

Diluer 280 ml d'acide sulfurique concentré (d=1,84) à 1 l d'eau déionisée.

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III.4. Détermination du blanc et étalonnage du thiosulfate

• Remplir un erlen avec environ 100 ml d'eau déionisée. • Ajouter 2 ml d'acide sulfurique concentré, puis 1 ml de réactif 2 (solution de 

KI,NaOH) et agiter. • Ajouter 1 ml de réactif 1 et agiter de nouveau.

La   solution   est   prête   pour   la   détermination   du   blanc   puis   l'étalonnage   du thiosulfate.

La détermination du blanc  et   l'étalonnage du  thiosulfate  se   font  sur   la  même solution.

Détermination du blanc :Ajouter l'amidon.

• si   la   solution   se   colore,   doser   par   le   thiosulfate   0,01   M   jusqu'à décoloration : soit Vb ce volume.

• si la solution reste incolore,  doser par la solution de KIO3  0,0017 M à l'aide   d'une   pipette   graduée   jusqu'à   la   première   apparition   d'une coloration jaunâtre; si Vb' est ce volume, le blanc sera Vb = ­Vb'.

Si la coloration apparaît dès la première goutte de KIO3 versée, Vb = 0.

Étalonnage du thiosulfate :• Ajouter précisément 10 ml de la solution étalon de KIO3 0,0017 M à la solution 

précédente.• Laisser la réaction se poursuivre à l'obscurité entre 2 et 5 mn. • Titrer par le thiosulfate. Soit Vs le volume versé. 

La molarité (ou titre ou concentration) de la solution de thiosulfate est :

CThio = (6 . CI . VI)/VThio

CThio : titre du thiosulfateCI : titre de l'iodate utilisé pour la standardisation (0,0017 M)VI : volume d'iodate utilisé pour la standardisationVThio : volume de thiosulfate utilisé pour la standardisation

Remarque : le dosage de l'iodate par le thiosulfate a lieu selon la réaction suivante :

6 S2O32­  +  IO3

­  +  6 H3O+  ­­­­­­>  3 S4O62­  +  I­  +  9 H2O

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III.5. Titrage

Etant donné les risques de perte d'iode par transvasage et pipettage, le titrage doit se faire directement dans le flacon de prélèvement ; On utilise pour cela des flacons spéciaux avec des bouchons "plongeurs". Le volume exact d'échantillon servant au dosage doit être connu avec précision (attention à bien utiliser le flacon et le bouchon correspondant).

Illustration  2:  Bouchon  plongeur  permettant   d'évacuer  un   certain   volume  d'eau  du   flacon  afin  de  permettrel'addition du titrant dans le flacon lui­même (Aminot & Chaussepied, 1983).

• Ouvrir délicatement le flacon. • Introduire 2 ml d'acide sulfurique concentré. • Reboucher   (sans   introduire   de   bulles)   et   agiter   jusqu'à   dissolution   du 

précipité. 

Effectuer le dosage immédiatement en respectant les règles suivantes :• Titrer  en agitant   lentement,  pour  homogénéiser,   jusqu'à  décoloration quasi 

totale,• ajouter quelques gouttes de solution d'amidon,• terminer le titrage au goutte à goutte avec une agitation plus rapide, jusqu'à 

décoloration complète persistant 20 secondes. Procéder rapidement mais en attendant l'homogénéisation de la solution après chaque ajout. Ne pas tenir compte de la recoloration lente se produisant après l' équivalence (oxydation de I­ à l'air).

Soit Ve, le volume de thiosulfate utilisé pour doser l'échantillon.

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III.6. Expression des résultats :

Le nombre de moles de thiosulfate utilisé pour doser un échantillon est :

nThio = CThio(Ve ­ Vb)

D'après   les   réactions   de   la   méthode   de   Winckler,   à   1   mole   de   thiosulfate correspond   1/4   mole   d'oxygène.   Le   nombre   de   mol   d'oxygène   que   contient l'échantillon est de :

nO2 = CThio(Ve ­ Vb)/4 

La concentration en oxygène de l'échantillon en mol.L­1 est de :

[O2]=CThio⋅(Ve−Vb)

4⋅Vt⋅

Vt(Vt−v )

avec• Vt : volume d'eau de mer prélevée (volume du flacon) sur lequel est fait le 

titrage• v : volume des réactifs 1 et 2

•Vt

(Vt−v )permet de tenir compte de la dilution provoquée par l'addition des 

réactifs 1 et 2. L'addition ultérieure d'acide ne produit pas de dilution car il remplace un volume équivalent d'eau exempte d'oxygène.

IV. MANIPULATIONLa manipulation consiste à doser l'oxygène dissous d'une eau de mer (minimum 3 

réplicats).• Prélever   les   échantillons   à   la   bouteille   Niskin   en   prenant   les   précautions 

nécessaires indiquées en III­2 .• Préparer la solution de thiosulfate 0,01 M. • Réaliser trois fois la détermination du blanc et l'étalonnage du thiosulfate. • Effectuer les dosages des échantillons.

• Exprimer les résultats en µmol.kg­1 d'eau de mer et en mL.L­1. • Calculer les intervalles de confiance.• Calculer l'écart par rapport à la saturation d'oxygène (Voir Annexe 2).• En  fin  de  manipulation,   laver  soigneusement   les   flacons   à   l'eau  déionisée. 

Veiller à ce qu'il ne reste pas de trace de Mn (II).

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V. MESURE DE LA SALINITÉ ET DÉTERMINATION DE LA MASSE VOLUMIQUE

V.1. Introduction

La salinité est une variable essentielle en océanographie. La plupart des propriétés physiques de l’eau de mer dépendent de sa température et de sa salinité. Le caractère conservatif de ces deux variables a conduit les océanographes à considérer comme principal outil dans l’étude de la formation des masses d’eau, de leur mélange et de leur circulation, le diagramme température­salinité.

V.2. Définition de la salinité 

La notion de salinité a évoluée au cours du temps. A ce jours deux définitions de la salinité coexiste : 

• La salinité pratique (Sp) définit dans le rapport UNESCO n° 36 « l’échelle de salinité pratique de 1978 (PSS­78)» disponible en salle de travaux pratiques. La méthode de mesure de Sp repose sur la mesure d’un rapport de conductivité, Sp est donc une variable adimensionnelle.

• La   salinité   absolue   (SA)   introduite   en   2010   dans  The   International  Thermodynamic   Equation   of   Seawater  (Rapport   UNESCO   n°56   ­   TEOS­10) représente la masse de soluté  dissous dans un kg d'eau de mer. SA  a donc exprimmé   en   g.kg­1.   SA  est   utilisé   pour   le   calcul   de   toutes   les   grandeurs thermodynamiques  de  l'eau de mer avec  TEOS­10 depuis  2011.  Comme la mesure de SA  est extrêmement compliquée à mettre en œuvre à ce jours, un algorithme de  conversion de  Sp  en  SA  (tenant  compte  des  variations  de   la composition   chimique   relative   de   l'eau   de   mer   en   fonction   de   la   région océanographique considérée) est disponible dans TEOS­10.

A   ce   jours   la   salinité   pratique   (Sp)   reste   la   grandeur   mesurée   en   routine   en océanographie et  sera donc estimée au cours de ce TP.   

V.3. Manipulation

1. Dés que les prélèvements pour l’oxygène ont été réalisés, prélever de l’eau à la bouteille Niskin dans le flacon prévu pour la mesure de la salinité. 

2. Mesurer immédiatement la température que l'on considérera égale à tin situ

3. Laisser le flacon sur la paillasse le temps nécessaire pour que sa température soit égale à la température de l’eau normale (K15 = 1).

4. Mesurer   la   température   que   l'on   considérera   égale   à   la   température   du laboratoire: tlabo

5. Mesurer   la   conductivité   de   votre   échantillon   (condéch  (tlabo,   p=0))   et   la conductivité de l’eau normale (condEN (tlabo, p=0)) en faisant bien attention de bien rincer et sécher l’électrode entre chaque mesure.

6. Calculer Rt :  Rt=Cond ech( t, p=0 )

CondEN ( t, p=0 )

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7. Consulter les tables océanographiques internationales disponibles en salle de travaux pratiques pour déterminer :

• Suncorrected à partir de Rt

• S à partir de t et Rt 

8. Calculer Sp : Sp  =  Suncorrected  + S9. A partir de Sp,  tin  situ  et de  tlabo, déterminer la masse volumique  S,t,p=0)) de 

votre eau de mer  in situ  et au laboratoire en utilisant le tableau présenté en annexe   1   (Masse   volumique   calculé   avec   TEOS­10).   Pour   information   le programme CSEQETAT.xls   fourni  par  T.  Moutin  permet  de  déterminer   la masse volumique avec l'équation international d'état de 1980 (EOS­80). 

10. Pensez   à   afficher   au   tableau   vos   résultats   qui   intéressent   l’ensemble   des étudiants (tin situ,tlabo, Sp, in situlabo).

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Annexe 1 : Tableau de solubilité de l'oxygène dans l'eau de mer (en µmol.kg­1) en fonction de la température et de la salinité calculé selon Benson et Krausse, 1984.

SALINITE PRATIQUE33 33,5 34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 37,5 38 38,5 39 39,5 40 40,5 41 41,5 42

TE

MP

ER

AT

UR

E I

N S

ITU

0 353,3 352 350,6 349,2 347,9 346,5 345,2 343,8 342,5 341,2 339,8 338,5 337,2 335,9 334,6 333,3 332 330,7 329,41 344,3 343 341,7 340,4 339,1 337,7 336,4 335,1 333,9 332,6 331,3 330 328,7 327,5 326,2 325 323,7 322,4 321,22 335,7 334,4 333,1 331,9 330,6 329,3 328,1 326,8 325,6 324,3 323,1 321,9 320,6 319,4 318,2 317 315,8 314,6 313,43 327,5 326,2 325 323,7 322,5 321,3 320,1 318,9 317,7 316,5 315,3 314,1 312,9 311,7 310,5 309,3 308,2 307 305,84 319,5 318,3 317,2 316 314,8 313,6 312,4 311,2 310,1 308,9 307,7 306,6 305,4 304,3 303,1 302 300,9 299,7 298,65 312 310,8 309,7 308,5 307,4 306,2 305,1 303,9 302,8 301,7 300,6 299,4 298,3 297,2 296,1 295 293,9 292,8 291,76 304,7 303,6 302,5 301,4 300,2 299,1 298 296,9 295,8 294,7 293,7 292,6 291,5 290,4 289,3 288,3 287,2 286,1 285,17 297,8 296,7 295,6 294,5 293,4 292,4 291,3 290,2 289,2 288,1 287 286 284,9 283,9 282,9 281,8 280,8 279,8 278,78 291,1 290 289 287,9 286,9 285,8 284,8 283,8 282,7 281,7 280,7 279,7 278,7 277,6 276,6 275,6 274,6 273,6 272,69 284,7 283,7 282,6 281,6 280,6 279,6 278,6 277,6 276,6 275,6 274,6 273,6 272,6 271,6 270,7 269,7 268,7 267,7 266,810 278,5 277,6 276,6 275,6 274,6 273,6 272,6 271,7 270,7 269,7 268,7 267,8 266,8 265,9 264,9 264 263 262,1 261,211 272,6 271,7 270,7 269,8 268,8 267,8 266,9 265,9 265 264,1 263,1 262,2 261,3 260,3 259,4 258,5 257,6 256,7 255,712 267 266 265,1 264,2 263,2 262,3 261,4 260,5 259,5 258,6 257,7 256,8 255,9 255 254,1 253,2 252,3 251,4 250,513 261,5 260,6 259,7 258,8 257,9 257 256,1 255,2 254,3 253,4 252,5 251,6 250,8 249,9 249 248,1 247,3 246,4 245,514 256,3 255,4 254,5 253,6 252,7 251,9 251 250,1 249,2 248,4 247,5 246,7 245,8 244,9 244,1 243,3 242,4 241,6 240,715 251,2 250,3 249,5 248,6 247,8 246,9 246,1 245,2 244,4 243,5 242,7 241,9 241 240,2 239,4 238,5 237,7 236,9 236,116 246,3 245,5 244,7 243,8 243 242,2 241,3 240,5 239,7 238,9 238,1 237,2 236,4 235,6 234,8 234 233,2 232,4 231,617 241,7 240,8 240 239,2 238,4 237,6 236,8 236 235,2 234,4 233,6 232,8 232 231,2 230,4 229,6 228,9 228,1 227,318 237,1 236,3 235,5 234,7 234 233,2 232,4 231,6 230,8 230 229,3 228,5 227,7 227 226,2 225,4 224,7 223,9 223,219 232,8 232 231,2 230,4 229,7 228,9 228,1 227,4 226,6 225,9 225,1 224,3 223,6 222,8 222,1 221,4 220,6 219,9 219,120 228,5 227,8 227 226,3 225,5 224,8 224 223,3 222,5 221,8 221,1 220,3 219,6 218,9 218,1 217,4 216,7 216 215,321 224,5 223,7 223 222,3 221,5 220,8 220,1 219,3 218,6 217,9 217,2 216,5 215,8 215 214,3 213,6 212,9 212,2 211,522 220,5 219,8 219,1 218,4 217,7 216,9 216,2 215,5 214,8 214,1 213,4 212,7 212 211,3 210,6 209,9 209,3 208,6 207,923 216,7 216 215,3 214,6 213,9 213,2 212,5 211,8 211,2 210,5 209,8 209,1 208,4 207,7 207,1 206,4 205,7 205 204,424 213 212,4 211,7 211 210,3 209,6 208,9 208,3 207,6 206,9 206,3 205,6 204,9 204,3 203,6 202,9 202,3 201,6 20125 209,5 208,8 208,1 207,5 206,8 206,1 205,5 204,8 204,1 203,5 202,8 202,2 201,5 200,9 200,2 199,6 199 198,3 197,726 206 205,3 204,7 204 203,4 202,7 202,1 201,4 200,8 200,2 199,5 198,9 198,3 197,6 197 196,4 195,7 195,1 194,527 202,6 202 201,4 200,7 200,1 199,5 198,8 198,2 197,6 196,9 196,3 195,7 195,1 194,5 193,8 193,2 192,6 192 191,428 199,4 198,8 198,1 197,5 196,9 196,3 195,6 195 194,4 193,8 193,2 192,6 192 191,4 190,8 190,2 189,6 189 188,429 196,2 195,6 195 194,4 193,8 193,2 192,6 192 191,4 190,8 190,2 189,6 189 188,4 187,8 187,2 186,6 186 185,430 193,1 192,5 191,9 191,3 190,7 190,1 189,6 189 188,4 187,8 187,2 186,6 186 185,5 184,9 184,3 183,7 183,2 182,6

Annexe   2:  Tableau   de   masse   volumique   de   l'eau   de   mer   en   fonction   de   la température et de la salinité1.

1 Les masses volumiques ont été déterminées avec le module Gibbs­SeaWater (GSW) Oceanographic Toolbox (voir : http://www.teos­10.org/) par Francesco Nencioli. Les salinités pratiques (Sp) ont été transformées en salinité absolue SA en utilisant la position géographique de la baie de Marseille. Les températures in­situ ont été transformées en température conservative.  

­14­

TEMPERATURE IN SITU10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

SA

LIN

ITE

PR

AT

IQU

E

31,0 1023,83 1023,67 1023,49 1023,31 1023,11 1022,91 1022,70 1022,48 1022,25 1022,0131,5 1024,22 1024,06 1023,88 1023,69 1023,50 1023,29 1023,08 1022,86 1022,62 1022,3832,0 1024,61 1024,44 1024,27 1024,08 1023,88 1023,67 1023,46 1023,24 1023,00 1022,7632,5 1025,00 1024,83 1024,65 1024,46 1024,26 1024,06 1023,84 1023,62 1023,38 1023,1433,0 1025,39 1025,22 1025,04 1024,85 1024,65 1024,44 1024,22 1024,00 1023,76 1023,5233,5 1025,78 1025,61 1025,42 1025,23 1025,03 1024,82 1024,60 1024,38 1024,14 1023,9034,0 1026,17 1025,99 1025,81 1025,62 1025,42 1025,20 1024,98 1024,76 1024,52 1024,2734,5 1026,56 1026,38 1026,20 1026,00 1025,80 1025,59 1025,37 1025,14 1024,90 1024,6535,0 1026,94 1026,77 1026,58 1026,39 1026,18 1025,97 1025,75 1025,52 1025,28 1025,0335,5 1027,33 1027,16 1026,97 1026,77 1026,57 1026,35 1026,13 1025,90 1025,66 1025,4136,0 1027,72 1027,54 1027,35 1027,16 1026,95 1026,74 1026,51 1026,28 1026,04 1025,7936,5 1028,11 1027,93 1027,74 1027,54 1027,33 1027,12 1026,89 1026,66 1026,42 1026,1737,0 1028,50 1028,32 1028,13 1027,93 1027,72 1027,50 1027,27 1027,04 1026,80 1026,5437,5 1028,89 1028,71 1028,51 1028,31 1028,10 1027,88 1027,66 1027,42 1027,18 1026,9238,0 1029,28 1029,09 1028,90 1028,70 1028,49 1028,27 1028,04 1027,80 1027,55 1027,3038,5 1029,67 1029,48 1029,29 1029,08 1028,87 1028,65 1028,42 1028,18 1027,93 1027,6839,0 1030,05 1029,87 1029,67 1029,47 1029,25 1029,03 1028,80 1028,56 1028,31 1028,0639,5 1030,44 1030,26 1030,06 1029,85 1029,64 1029,41 1029,18 1028,94 1028,69 1028,4440,0 1030,83 1030,64 1030,45 1030,24 1030,02 1029,80 1029,56 1029,32 1029,07 1028,8140,5 1031,22 1031,03 1030,83 1030,62 1030,41 1030,18 1029,95 1029,70 1029,45 1029,1941,0 1031,61 1031,42 1031,22 1031,01 1030,79 1030,56 1030,33 1030,08 1029,83 1029,57

TEMPERATURE IN SITU20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

SA

LIN

ITE

PR

AT

IQU

E

31,0 1021,76 1021,51 1021,24 1020,97 1020,69 1020,41 1020,12 1019,82 1019,51 1019,2031,5 1022,14 1021,88 1021,62 1021,35 1021,07 1020,78 1020,49 1020,19 1019,88 1019,5732,0 1022,51 1022,26 1021,99 1021,72 1021,44 1021,15 1020,86 1020,56 1020,25 1019,9332,5 1022,89 1022,63 1022,37 1022,09 1021,81 1021,53 1021,23 1020,93 1020,62 1020,3033,0 1023,27 1023,01 1022,74 1022,47 1022,19 1021,90 1021,60 1021,30 1020,99 1020,6733,5 1023,64 1023,39 1023,12 1022,84 1022,56 1022,27 1021,97 1021,67 1021,36 1021,0434,0 1024,02 1023,76 1023,49 1023,22 1022,93 1022,64 1022,34 1022,04 1021,73 1021,4134,5 1024,40 1024,14 1023,87 1023,59 1023,31 1023,01 1022,71 1022,41 1022,10 1021,7835,0 1024,78 1024,51 1024,24 1023,96 1023,68 1023,39 1023,09 1022,78 1022,46 1022,1435,5 1025,15 1024,89 1024,62 1024,34 1024,05 1023,76 1023,46 1023,15 1022,83 1022,5136,0 1025,53 1025,27 1024,99 1024,71 1024,42 1024,13 1023,83 1023,52 1023,20 1022,8836,5 1025,91 1025,64 1025,37 1025,09 1024,80 1024,50 1024,20 1023,89 1023,57 1023,2537,0 1026,28 1026,02 1025,74 1025,46 1025,17 1024,87 1024,57 1024,26 1023,94 1023,6237,5 1026,66 1026,39 1026,12 1025,84 1025,54 1025,25 1024,94 1024,63 1024,31 1023,9938,0 1027,04 1026,77 1026,49 1026,21 1025,92 1025,62 1025,31 1025,00 1024,68 1024,3638,5 1027,42 1027,15 1026,87 1026,58 1026,29 1025,99 1025,69 1025,37 1025,05 1024,7239,0 1027,79 1027,52 1027,24 1026,96 1026,66 1026,36 1026,06 1025,74 1025,42 1025,0939,5 1028,17 1027,90 1027,62 1027,33 1027,04 1026,74 1026,43 1026,11 1025,79 1025,4640,0 1028,55 1028,28 1027,99 1027,71 1027,41 1027,11 1026,80 1026,48 1026,16 1025,8340,5 1028,93 1028,65 1028,37 1028,08 1027,79 1027,48 1027,17 1026,85 1026,53 1026,2041,0 1029,30 1029,03 1028,75 1028,46 1028,16 1027,85 1027,54 1027,23 1026,90 1026,57

TP N°2 : DOSAGE DE L'AZOTE AMMONIACAL

I. INTRODUCTIONL'azote minéral  dissous dans  l'eau de  mer  existe  sous  forme d'azote gazeux et 

d'ions   ammonium,   nitrite   et   nitrate.   L'azote   ammoniacal   est   sous   forme   d'ions ammonium (NH4

+) dans la gamme de pH des eaux marines. Ils occupent une place particulière dans le cycle de l'azote. Ils sont assimilés par les végétaux aquatiques comme les ions nitrates et participent donc à la production de matière organique. Par ailleurs, la dégradation de l'azote organique particulaire ou dissous donne lieu à la formation d'azote ammoniacal (qui peut s'oxyder ensuite en nitrite puis nitrate). Ils participent   donc   à   l'activité   autotrophe   et   à   l'activité   hétérotrophe.   Enfin,   le zooplancton contribue à  enrichir l'eau de mer en azote ammoniacal par excrétion directe.

Les teneurs en ions ammonium dans l'eau de mer sont généralement comprises entre 0 et 3 µM.

Dans le cadre de ce TP, l'azote ammoniacal sera mesuré selon une méthode basée sur la mesure de la fluorescence d'un complexe d'orthophtaldialdéhyde.

II. ECHANTILLONAGELes échantillons doivent être recueillis directement après le prélèvement avec le 

maximum   de   précaution.   Faire   attention   à   la   contamination   atmosphérique (interdiction de fumer). Il est préférable de doser les échantillons immédiatement.

La difficulté  principale du dosage réside dans le risque permanent de pollution (atmosphère polluée au laboratoire, fumée de tabac,...).

III. PRINCIPE DU DOSAGE La   méthode   de   dosage   fluorimétrique   remplace   l’ancienne   méthode   au   bleu 

d’indophénol, qui donne souvent des résultats incohérents notamment lorsque les concentrations sont faibles [Holmes et al. 1999]. La méthode fluorimétrique permet de déterminer avec exactitude une large gamme de concentrations d’ammonium et de   salinités   au   niveau   sub­micromolaire.   En   plus   de   résoudre   des   problèmes analytiques, cette méthode simplifie la procédure de collecte et de conservation des échantillons.   Elle   fait   appel   à   un   seul   réactif   constitué   d’orthophtaldialdéhyde « OPA », de sulfite de sodium et de borate de sodium qui demeurent stables pendant des mois lorsque conservés à l’obscurité. L’OPA est également utilisé pour quantifier les acides aminés, mais lorsqu’il est combiné au sodium sulfite il perd sa sensibilité à ceux­ci et devient spécifique de l’ammonium. Le réactif et l’échantillon peuvent être mélangés   immédiatement  après   le  prélèvement  et   la   réaction   s’effectue  en  2   ­   3 

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heures à T° ambiante. Cette méthode donne des résultats très reproductibles même aux très faibles concentrations d’ammonium.

IV. RÉACTIFSSolution stock de borate      #:

Dissoudre 80 g de tétraborate de sodium dans 2L d’eau déminéralisée dans un flacon   plastique   transparent.   Cette   solution,   bouchée   hermétiquement,   doit   être conservée à T° ambiante (risque de précipitation au froid). Elle est stable plusieurs mois. Si des particules sont visibles dans la solution dès sa préparation ou après une longue conservation, la filtrer avant usage sur 1­2 µm.

Solution stock d’OPA dans l’éthanol      #:Dissoudre   5   g   d’OPA   dans   125   ml   d’éthanol.   La   dissolution   complète   prend 

quelques minutes, agiter de temps en temps. Le flacon devra impérativement être protégé   de   la   lumière   et   conservé   au   noir.   Cette   solution,   en   flacon   de   verre hermétiquement   bouchée   (de   préférence   avec   un   bouchon   à   joint   de   silicone téflonné), se conserve au moins 1 an au frigo. Noter que la solution est initialement de couleur jaune clair et qu’elle se décolore après quelques jours au froid sans perdre ses propriétés.

Solution stock de sulfite      :#Dissoudre  200 mg de sulfite  de sodium dans 25 ml d’eau déminéralisée.  Cette 

solution, en flacon hermétiquement bouché, peut se conserver au moins une semaine à T° ambiante. Cependant, en raison du risque d’oxydation du sulfite par l’oxygène de l’air, il est préférable de la préparer le jour de la fabrication du réactif de travail (WR).

Réactif de travail (WR – working reagent)#Dans une grande bouteille en PE ou verre sombre (>2L), ajouter 2 L de borate,10 

ml de sodium sulfite et 100 ml d’OPA. Ce mélange est stable 3 mois si il est conservé au noir et à T° ambiante.

V. MODE OPÉRATOIRE

V.1. Dosage

A   100   ml   d'échantillon,   ainsi   que   pour   les   solutions   standards   et   les   blancs (Attention :   l’ajout  des  réactifs  s’effectue  dans  les   flacons  à  bouchons noirs  ou  le volume de 100 ml a été repéré) :

Ajouté 5 ml de réactif de réactif de travail.La réaction demande 2 h au moins pour se développer à la température ambiante 

(20°C). En plaçant les échantillons à l'étuve à 40°C, le temps de réaction peut être réduite à 1 heure. La fluorescence est mesuré  avec le fluorimètre "Trilogy" équipé d'un module pour la fluorescence dans le domaine des UV.

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V.2. Etalonnage

Peser 66 mg de sulfate d'ammonium (NH4)2SO4 et les dissoudre dans 200 ml d'eau déionisée (milli­Q). Ajouter 1 goutte de chloroforme, compléter à 1000 ml. Conservée 

au réfrigérateur, cette solution est stable plusieurs mois. #

Préparation de la gamme étalon :A partir de la solution mère, réaliser une solution fille à 100 µM puis des solutions 

standards à 0, 0.25,  0.5, 1,  2,  3 et 5 µM  dans de l'eau de mer pauvre en ammonium. Réaliser également une droite de calibration dans de l'eau Ultrapur afin de mettre en évidence un éventuel effet de matrice

V.3. Détermination des blancs

Sur un échantillon d'eau de mer, mesurer la valeur de fluorescence immédiatement après l'ajout des réactifs. La formation du complexe n'ayant pas eu le temps de se former, la valeur de fluorescence mesurée est uniquement du à la fluorescence de l'eau de mer et des réactifs sans formation de complexe fluorescent. Cette valeur de blanc est à déduire des fluorescence mesurées pour les échantillons.

Penser à  déduire systématiquement la valeur de fluorescence mesurée sur l'eau Milli­Q à toutes les valeurs de fluorescences mesurées 

VI. MANIPULATION

• Réaliser les deux   gammes étalons et doser les échantillons en effectuant au minimum 3 réplicats.

• A la  fin de  la manipulation,   rincer  abondamment  les  flacons "ammonium" (c'est­à­dire avec un bouchon noir), ajouter 100 ml d'eau déionisée (milli­Q) et 5 ml  réactif de travail Fluorescence et ranger les flacons. 

• Exprimer les résultats en µmol.kg­1, en µg.l­1 (N) et en µM. • Comparer   les   résultats   des   deux   droites   de   calibration   et   discuter   de 

l'importance de l'effet de matrice pour cette méthode. 

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TP N°3 : DOSAGE DES ORTHOPHOSPHATES DANS L'EAU DE MER.

I. INTRODUCTIONLe phosphate minéral dissous dans l'eau de mer est essentiellement sous forme 

d'orthophosphates   (H2PO4­  et  HPO4

2­).  La  concentration  en  orthophosphates  dans l'eau de mer dépend de phénomènes physiques   (advection,  diffusion),  chimiques (précipitation, dissolution) et  biologiques (consommation, excrétion,  régénération). Elle   varie   de   moins   de   0,01   µM   dans   l'eau   de   surface   (pendant   la   période   de croissance du phytoplancton) à 3 µM en profondeur.

II. PRINCIPELa méthode utilisée pour le dosage des orthophosphates a été mise au point par 

Murphy et Riley (1962). Les ions orthophosphates sont susceptibles de réagir avec le molybdate   d'ammonium   en   milieu   acide   pour   former   un   complexe   jaune,   le phosphomolybdate   d'ammonium.   Par   réduction   de   ce   complexe,   on   obtient   une coloration bleue. L'utilisation de l'acide ascorbique comme agent réducteur donne les résultats  les plus reproductibles  et  il  a l'avantage de pouvoir être utilisé  dans un réactif   unique   :   molybdate   d'ammonium,   acide   ascorbique,   acide   sulfurique   et antimonyl tartrate de potassium. L'antimoine fourni par l'antimonyl réduit le temps de développement de la coloration de 24 h à quelques minutes.

III. MODALITES DU DOSAGE

III.1. Limite d'emploi

De 0,03 à 5 µM

Précision :  3 ± 0,03/n1/2 µM

0,3 ± 0,02/n1/2 µMLa précision est donnée pour un seuil de confiance de 0,95.

III.2. Echantillonnage

Les échantillons sont recueillis  dans des flacons (bouchons blancs) rincés 2 fois avec l'eau à analyser. La mesure doit être effectuée si possible dans la demi­heure qui suit le prélèvement et avant 2 h sinon les échantillons doivent être congelés à ­20 °C : ceci permet de les conserver pendant plusieurs mois.

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III.3. Réactifs

Solution d'acide ascorbique :Dissoudre 2 g d'acide ascorbique dans 50 ml d'eau déionisée (milli­Q).

Solution de molybdate d'ammonium :   #

Dissoudre 15 g de paramolybdate d'ammonium (NH4)6Mo7O24,4H2O dans 500 ml d'eau   déionisée   (milli­Q).  Conserver  dans  une   bouteille   en  plastique,  hors   de   la lumière (solution très stable).

Acide sulfurique :   #

Ajouter 140 ml d'acide sulfurique (d = 1,82) à  900 ml d'eau déionisée (milli­Q). Laisser refroidir et conserver dans une bouteille en verre.

Solution émétique:   #

Dissoudre  0,34   g   d'"émétique"   (antimonyl   tartrate  de  potassium),   dans  250   ml d'eau déionisée (milli­Q) (en chauffant si nécessaire). La solution est stable plusieurs mois si elle est conservée au frais.

Réactif combiné:   #

Les solutions 2,3 et 4 sont préparées au préalable. Mélanger 50 ml de molybdate d'ammonium, 125 d'acide  sulfurique,  et  25 ml d'émétique.  Ce mélange est  stable quelques mois.

III.4. Mode opératoire

DosageA 100 ml d'échantillon, ajouter 1 ml de la solution d'acide ascorbique, mélanger 

puis ajouter 4 ml du réactif combiné et agiter.Après 30 mn et avant 2 h, mesurer l'absorbance de la solution à 700 nm par rapport 

à l'eau déionisée (milli­Q).Corriger la mesure en soustrayant le blanc des réactifs.Remarque : la température des échantillons doit être comprise entre 15 et 30 °C.

Détermination des blancs Sur un échantillon d'eau de mer, mesurer la valeur de absorbance  en ajoutant que 

du réactif combiné sans acide ascorbique. La  complexe coloré ne pouvant se former en l'absence d'acide ascorbique, la valeur d'absorbance mesurée est uniquement du à la turbidité de l'eau de mer ou du réactif combiné. Cette valeur de blanc réactif est à déduire des absorbances mesurées pour les échantillons.

La   valeur   de   la   Turbidité   de   l'eau   de   mer   peut   être   importante   pour   les échantillons d'eau de mer de surface jusqu'à une profondeur de 10 m.

EtalonnageLa salinité n'a pas d'influence sur le développement de la coloration : l'étalonnage 

est effectué dans de l'eau déionisée (milli­Q).

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Solution mère de phosphate# :Dissoudre 68 mg de phosphate acide de potassium anhydre (KH2PO4) dans 1000 

ml d'eau déionisée (déionisée (milli­Q)).Solutions pour l'étalonnage :Préparer  des solutions à  0,  1,  2,   ...  5  µM. Ne pas oublier  de préparer  un blanc 

simultanément.

IV. MANIPULATIONLa manipulation consiste à réaliser le dosage des orthophosphates d'une eau de 

mer.Préparer   la   courbe   d'étalonnage   et   doser   l'eau   en   effectuant   au   minimum   3 

réplicats.Exprimer les résultats en µmol.kg­1, en µg.l­1 (P), en µg.l­1 (PO4),  et en µM.

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TP N°4 : MESURE DU pH, DE L'ALCALINITE TOTALE ET DE LA TENEUR EN CALCIUM D'UNE 

EAU DE MER 

I. INTRODUCTIONL'étude du cycle biogéochimique du carbone nécessite de comprendre le système 

gaz   carbonique­bicarbonates­carbonates.   Ce   système   peut   être   totalement   défini, comme nous allons le montrer, à l'aide de deux variables : le pH et l'alcalinité totale.

Le   pH   est   par   définition   égal   au   cologarithme   de   l'activité   des   ions   H3O+  en solution : pH = ­log(H3O+). Dans l'eau de mer, il est généralement compris entre 8.0 et 8.3. Il dépend en particulier de la teneur en dioxyde de carbone (c'est­à­dire de l'équilibre photosynthèse­respiration),  de  la température et  de  la pression.  Il  peut atteindre 8.5 en présence  d'une  forte  activité  photosynthétique consommatrice de CO2.  En  revanche,   il  diminue en­dessous  de   la  couche  euphotique  en   raison  de l'enrichissement en CO2 dû à la minéralisation des déchets organiques. Des valeurs inférieures à 7.5 se rencontrent dans la couche des minima d'oxygène du Pacifique Nord.

La notion d'alcalinité totale dans l'eau de mer a été redéfinit par Dickson en 1981 comme   "...   le   nombre   de   moles   d'ions   hydrogènes   équivalent   à   l’excès   d'accepteurs   de  protons (bases formées à partir d'acides faibles donc la constante de dissociation K < 10 ­4.5 à  25°C et à une force ionique nulle) par rapport aux donneurs de protons (acide avec K > 10 ­4.5)  dans 1 kilogramme d'échantillon ". On a donc

AT =  [HCO3­] + 2[CO3

2−] + [B(OH)4­] + [OH−] + [HPO4

2−] + 2 [PO43−] + [H3SiO4

­] + [NH3] + [HS−] + [...] ­ [H+] ­ [HSO4

­] ­ [HF] ­ [H3 PO4] – [HNO2] ­ […]

Par définition, l'alcalinité due aux carbonates est égale à AC = [HCO3­]+2[CO3

2­].L'alcalinité peut être exprimé comme une différence portées par les ions majeurs 

de l'eau de mer (voir TD5). Il devrait exister, conformément à la loi de Dittmar, un rapport   sensiblement   constant   entre   alcalinité   et   salinité.   On   calcule   souvent l'alcalinité normalisée à la salinité 35 :

AT35 = AT*(35/S)Cette valeur devrait être unique pour une eau de mer de salinité donnée, mais en 

réalité elle varie notablement. Il n'est donc pas possible de déduire l'alcalinité totale de la salinité, il faut la mesurer indépendamment.

Les fortes variations relatives de l'alcalinité, en contradiction apparente avec la loi de Dittmar, sont expliquées par le fait qu'elle résulte de la différence entre le nombre de charges positives et négatives des ions majeurs. Un écart à la loi de Dittmar de 

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3/10000ème  sur   les  charges  positives   (ou  négatives),  difficilement  perceptible  au niveau   de   la   salinité,   entraîne   une   variation   de   7,8%   de   l'alcalinité   totale.   Ces variations sont à  attribuer essentiellement aux écarts  des ions calcium à   la loi de Dittmar.   En   effet,   le   calcium   est   extrait   des   eaux   de   surface   par   de   nombreux organismes marins qui construisent leurs coquilles avec du carbonate de calcium et il est remis en solution en profondeur au cours de la minéralisation.

II. PRINCIPELe principe de la manipulation est de déterminer le pH et l'alcalinité totale d'une 

eau   de   mer   de   surface   afin   de   déterminer   les   variables   suivantes   :   [H+],   [OH­], [B(OH)4­],   pCO2,   [CO2*],   [HCO3­],   [CO32­]   et   AT  qui   caractérisent   son   "système carbonate".

Illustration  3:   Diagramme   logarithmique   montrant   les   variations   des  systèmes   de   l'acide   carbonique   et   de   l'acide   borique   avec   le   pH   (Copin­Montégut, 1989).

Voici 5 relations (vues en cours) qui permettent de décrire le système carbonate dans l'eau de mer. Les valeurs de KH, KA1, KA2, KB  et Ke  peuvent être calculés à la température et à la salinité de l'échantillon à partir du formulaire fourni en cours. 

(1) KH = [CO2*]/pCO2 

CO2* : acide carbonique mesuré analytiquement ([CO2*] = [CO2] + [H2CO3])(2) KA1=[HCO3

­][H+]/[CO2*] 

(3) KA2=[CO32­][H+]/[HCO3­]

(4) [B(OH)4­] = 1.2 10­5 S (KB/([H+]+KB)) 

(5) Ke  = [H+][ OH­]

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Nous nous  baserons   ici   sur  une définition simplifiée  de   l'alcalinité   totale  pour effectuer les calculs

(6)  AT = [HCO3­]+2[CO3

2­]+[B(OH)4­]+[OH­]­[H+]

Ce système contient  8   inconnues  [H+],   [OH­],   [B(OH)4­],  pCO2,   [CO2*],   [HCO3

­], [CO32­] et AT. Pour une température, une salinité et une pression données, il suffit donc de se fixer (ou de mesurer) deux des concentrations du système pour connaître toutes les autres.

Parmi ces constituants, quatre seulement sont mesurables en pratique. Ce sont le pH,   l'alcalinité   totale  AT,   la  pression   partielle   de  CO2  et   le   carbone   inorganique dissous total CT (CT = [CO2*] + [HCO3­] + [CO32­]).

Dans  le  cas  où   les  variables  pH et  AT  sont mesurées,  c'est­à­dire  notre cas,  on calcule d'abord l'alcalinité due aux carbonates AC (AC=[HCO3­]+2[CO32­]) à partir des équations 4, 5 et 6 :

AC=AT ­ 1.2 10­5 S (KB/([H+]+KB)) ­ Ke/[H+] + [H+] (cf remarque)On a dès lors :

pCO2 = (AC/KH * [H+]/KA1) / (1+2 KA2/[H+])

[CO2*] = (AC * [H+]/KA1) / (1+2 KA2/[H+])

[HCO3­] = AC / (1+2 KA2/[H+])

[CO32­] = (AC * KA2/[H+]) / (1+2 KA2/[H+])CT = [CO2*] + [HCO3­] + [CO32­]

Remarque : Dans le domaine des pH habituels des eaux de mer, les concentrations des ions H + et 

OH­  sont   négligeables   devant   celles   des   ions   HCO3­,   CO3­­  et   B(OH)4­  (Fig.   1).   Il   est   donc 

généralement suffisant de calculer l'alcalinité des carbonates sous la forme simplifiée suivante (qui 

rend inutile la connaissance du produit ionique de l'eau) :

AC=AT ­ 1.2 10­5 S (KB/([H+]+KB))

Compte tenu de la valeur de KB (environ 10­8,6 à 25°C), on peut voir que l'alcalinité des carbonates 

représente une part importante de l'alcalinité totale : 94% à pH=8.3; 96,5% à pH=8,0. C'est pourquoi il 

peut être utile dans un calcul préliminaire de faire l'approximation AC=AT.

III. MODE OPERATOIRE ­ DÉTERMINATION DU PH DE L'EAU DE MER PAR COLORIMÉTRIE

La détermination du pH de l'eau de mer reste un des domaines les plus confus de la chimie océanographique. Ici le pH est mesuré par colorimétrie selon le protocole mis au point par Clayton et Byrne [1993].

III.1. Principe :

La valeur du pH est déterminée en ajoutant un indicateur coloré à l'eau de mer. Pour les indicateurs colorés de type sulfonephtaleine, comme le violet de m­crésol, la réaction en jeu déterminant le pH de l'eau de mer est la seconde dissociation :

­25­

HI­(aq) = H+(aq) + I2­ (aq)  (1)I  représente  l'indicateur coloré,  présent  en faible quantité  dans  l'échantillon. La 

concentration en ion hydronium de l'échantillon peut alors être déterminée comme suit :

pH= pK2 + log [I2­]/[HI­]  (2)Cette approche se base sur le fait que les différentes formes de l'indicateur coloré 

ont des spectres d'absorption substantiellement  différents.  L'information comprise dans le spectre composite peut donc être utilisée pour estimer le rapport [I2­]/[HI­].

A une longueur d'onde  , l'absorbance mesurée dans une cellule de trajet optique λ l est estimée par la loi de Beer­Lambert :

Aλ

l=ε λ (HI⁻ ) [HI⁻]+ε λ ( I²⁻ ) [ I²⁻]+B λ+e (3)

B  correspond au bruit  de   fond d'absorbance  de   l'échantillon  et  e  est  un   terme d'erreur dû au bruit instrumental. Si les valeurs des coefficients d'extinction ελ(HI­) et ελ(I2­) ont été mesurées en fonction de la longueur d'onde, les mesures d'absorbance à deux longueurs d'onde (ou plus) peuvent être utilisées pour estimer le rapport [I2­] / [HI­].

Si seulement deux longueurs d'ondes sont utilisées, et si on considère que le bruit de fond peut être efficacement éliminé par une procédure soustractive, l'équation (3) peut être réarrangée de la manière suivante (en considérant qu'il n'y a pas d'erreur instrumentale) :

[ I²⁻ ][HI⁻ ]

=A1/A2−ε1 (HI⁻ ) /ε2 (HI⁻)

ε1 ( I²⁻ ) /ε2 ( HI⁻)−(A1/ A2) ε2 ( I²⁻ ) /ε 2 (HI⁻) (4)Les valeurs 1 et 2 correspondent aux longueurs d'onde choisies (578 et 434 nm). 

Pour une sensibilité  optimale,  on choisit   les longueurs d'ondes qui correspondent aux   maxima   d'absorbance   de   la   forme   basique   I2­  et   de   la   forme   acide   HI.   Les différents termes   correspondent aux coefficients d'extinction des espèces spécifiéesε  aux longueurs d'onde 1 et 2.

III.2. Manipulation

Réactifs

Solution de violet de    m   ­crésol #Une solution concentrée (minimum 2 mM) d'indicateur coloré, ajustée à 7,9 ± 0,1 

unités de pH (choisie pour correspondre à la mesure de pH d'un profil océanique) est nécessaire. Ceci implique pour le violet de  m­cresol un rapport A1/A2 ~ 1,6. En pratique, 76,5 mg de  m­cresol sont dissous dans 100 mL d'eau distillée. Le pH est ensuite ajusté par ajouts d'une solution de NaOH 2 M.

III.3. Échantillonnage

Le   prélèvement   s'effectue   immédiatement   après   celui   destiné   à   l'analyse   de l'oxygène dissous  et,  éventuellement,  d'autres  gaz.  Dans  l'idéal,   les  échantillons sont   directement   collectés   dans   des   cellules   de   mesure   pour   spectrophotomètre, 

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susceptibles d'être scellées. Dans le cadre des travaux pratiques, de telles cellules ne sont pas disponibles. Ici, des flacons d'un volume de 100 ml environ sont rincés deux fois avec l'eau à analyser avant d'être remplis (en évitant tout brassage d'air).

III.4. Mesure

Il est nécessaire d'attendre que les échantillons aient atteint la température de la pièce (attendre au moins une heure). Les mesures doivent être réalisées au minimum en triplicat.

1. Mesure de l'absorbance de la cellule + eau de mer.Rincer puis remplir délicatement une cuve de spectrophotomètre avec de l'eau de 

mer. Nettoyer et sécher l'extérieur de la cuve. Mesurer et noter les absorbances à trois longueurs d'ondes : une longueur d'onde non absorbante (730 nm pour le violet de m­cresol)   et   deux   longueurs   d'ondes   correspondant   aux   maxima   d'absorbance respectivement de la forme basique I2­ et de la forme acide HI­ de l'indicateur coloré (soit 578 et 434 nm).  Penser à refaire un « autozero » avec de l'eau distillé à chaque changement de longueur d'onde.

2. Ajout de l'indicateur coloré à l'eau de mer Sur le restant d'eau de mer dans le flacon, ajouter entre 0,1 et 0,2 cm3 d'indicateur 

coloré concentré et agiter. La quantité d'indicateur coloré nécessaire est celle qui va produire   des   valeurs   d'absorbance   comprises   entre   0,4   et   1   pour   les   deux   pics d'absorbance.

3. Mesure de l'absorbance de la cellule + eau de mer + indicateur coloré.Remplir la cuve de spectrophotomètre et mesurer à nouveau l'absorbance aux trois 

longueurs  d'onde utilisées  précédemment.  La  cuve doit   être  positionnée  avec  un alignement constant entre les mesures d'absorbance du bruit de fond de l'eau de mer et de l'indicateur coloré.

III.5. Calcul et expression des résultats 

Correction des mesures d'absorbanceA chacune des trois longueurs d'ondes, soustraire les absorbances de mesure du 

bruit  de fond (sans  indicateur  coloré)  des  absorbances  correspondantes  mesurées avec l'indicateur coloré.

L'absorbance   mesurée   à   la   longueur   d'onde   non   absorbante   est   utilisée   pour estimer et corriger les glissements de la ligne de base, qui sont dus à des erreurs de positionnement de la cellule ou des changements instrumentaux. Nous considérons ici que l'amplitude des variations de la ligne de base est identique sur l'ensemble du spectre visible. Pour cela, soustraire la variation mesurée d'absorbance de bruit de fond   corrigée   aux   longueurs   d'onde   1   et   2   pour   obtenir   les   valeurs   finales d'absorbance, corrigées à chaque longueur d'onde.

Ces  valeurs   finales  d'absorbance   sont  utilisées  pour   calculer  A1/A2,   le   rapport d'absorbance qui décrit l'amplitude de protonation de l'indicateur coloré.

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Calcul du pH de l'eau de mer + indicateur coloréLe pH de l'eau de mer + indicateur coloré dans la cellule est déterminé à partir de 

l'équation suivante :

pH=pK 2+log( A1/ A2−ε1 (HI⁻ ) /ε2 (HI⁻)

ε1 ( I²⁻ ) /ε2 ( HI⁻)−(A1/ A2) ε2 ( I²⁻ ) /ε 2 (HI⁻) )  (5)

pK2  est la constante de dissociation acide de l'espèce HI­  (exprimée sur l'échelle d'ion   hydrogène   total   en   mol.kg­sol­1).   A1  et   A2  sont   les   absorbances   corrigées, mesurées   aux   longueurs   d'ondes   correspondant   aux   maxima   d'absorbance   des formes   basique   et   acide.   Les   différents   termes   des   coefficients   d'extinction   ε correspondent   aux   valeurs   mesurées   pour   les   espèces   spécifiées   aux   longueurs d'ondes 1 et 2 (Table 1).

ε1(HI­) / ε2(HI­) 0,00691

ε1(I2­) / ε2(HI­) 2,2220

ε2(I2­) / ε2(HI­) 0,1331

Table 1: Rapport de coefficients d'extinction pour le violet de m­cresolLa constante d'équilibre K2 est fonction de la salinité et de la température ; elle a été 

déterminée par des mesures précises de laboratoire. Pour le violet de m­cresol, elle peut être calculée de la manière suivante :

pK2=1245,69

T ° K

+3,8275+0,00211 (35−S )   (6)

avec 293 <T°K< 303 et 30 < S < 37.

IV. MODE OPERATOIRE ­ DÉTERMINATION DE L'ALCALINITÉ TOTALE PAR TITRAGE ACIDE DE L'EAU DE MER :

IV.1. Principe : 

L'alcalinité totale est déterminée par potentiométrie. L'échantillon d'eau de mer de volume   V   est   titré   dans   un   récipient   hermétique   par   une   solution   d'acide chlorhydrique de titre connu C.

En   tout   point   du   dosage   l'électroneutralité   est   vérifiée,   ce   qui   se   traduit   par l'équation suivante si on considère que v est le volume d'acide ajouté :

Cv/(V+v) = AT*V/(V+v) ­ [HCO3­]­2[CO32­]­[B(OH)4­]­Ke/[H+]+[H+]Remarque : Le but de travailler dans un récipient hermétique est de considérer que l'on travaille 

dans   un   système   fermé   (on   opère   à  CO2  constant).   Dans   le   cadre   de   cette   manipulation,   les échanges   de   CO2  avec   l'atmosphère   sont   possibles   mais   nous   considérons   qu'ils   ne   sont   pas suffisamment rapides pour induire une modification de CO2. En d'autres termes, l'approximation visant à considérer que l'on travaille en système fermé reste valable. Par ailleurs, tous les calculs sont généralement réalisés  en concentrations massiques et non en concentrations volumiques,  donc ils sont légèrement simplifiés ici.

La   courbe   présente   deux   points   d'inflexion.   On   peut   montrer   que   pour   le deuxième, on a [HCO3­]= [H+] (Fig. 1). En reportant cette égalité  dans la relation 

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précédente,   et   en   remarquant   qu'à   ce   pH   acide   [CO32­],   [B(OH)4­]   et   [OH­]   sont négligeables, on obtient :

v2 . C = AT . V d'où la mesure de l'alcalinité totale de l'eau de mer AT = v2 C/V

v2 est égal au volume d'acide versé pour atteindre le 2ème point d'inflexion.

IV.2. Mode opératoire :

Titrer un volume précis de 100 ml en ajoutant l'acide chlorhydrique 0.02 M préparé à  partir de la solution M et en suivant le potentiel  d'une électrode à  Hydrogène. Titrer rapidement au début puis de plus en plus lentement près du deuxième point équivalent. Déterminer ce point par la méthode des tangentes (En réalité, pour plus de précision, on utilise divers perfectionnements de la méthode de Gran qui consiste à travailler sur l'ensemble des points au voisinage du point équivalent). 

V. MODE OPERATOIRE ­ DOSAGE DU CALCIUM :

V.1. Principe :

Le   principe   du   dosage   est   de   complexer   les   ions   calcium   avec   l'EDTA   (acide éthylène diamine tétraacétique).  On utilise comme indicateur coloré   le  calcon qui forme   un   complexe   rouge   avec   le   calcium.   Lors   du   dosage,   les   ions   calcium réagissent avec l'EDTA; d'abord les ions libres puis ceux combinés avec l'indicateur qui vire alors de la couleur rouge à la couleur bleu clair.

On se place à un pH compris entre 12 et 13 pour précipiter le magnésium sous forme d'hydroxyde et éviter ainsi qu'il soit pris en compte dans le dosage.

V.2. Réactifs :

­Hydroxyde de sodium 2M : dissoudre environ 8 g d'hydroxyde de sodium dans 

100 ml d'eau fraîchement distillée. Conserver dans une bouteille en polyéthylène. #

­EDTA solution titrée de Na   2  EDTA 0,01 M : dissoudre 0,931 g de sel disodique de l'acide   éthylènediaminetétraacétique   (C10H14N2O8Na2,2H2O)   dans   de   l'eau   et compléter à 250 ml dans une fiole jaugée.

­Calcon   :  mélanger   soigneusement   0,2   g   d'acide   calcone   carboxylique 

(C21H14N2O7S,3H2O) et 100 g de chlorure de sodium. #

Note : cet indicateur est également désigné HSN. Un autre indicateur utilisé pour le dosage du calcium est la calcéine (C30H26N2O13).

V.3. Mode opératoire :

Diluer 5 fois votre eau de mer. A l'aide d'une pipette, introduire 50 ml exactement de cette solution dans un bécher. Ajouter 2 ml de la solution d'hydroxyde de sodium (2M) et une pincée de l'indicateur acide calcone carboxylique. 

Mélanger et doser immédiatement. Ajouter la solution d'EDTA tout en continuant à   mélanger.   Verser   lentement   en   fin   de   dosage.   Le   virage   est   atteint   lorsque   la 

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couleur devient nettement bleue. La couleur ne doit plus changer avec l'ajout d'une goutte supplémentaire de la solution d'EDTA.

V.4. Expression des résultats :

[Ca2+] = 5000.C1.M1/V2 (mM)V1 : volume de la solution d'EDTA utilisé pour le dosage (ml).V2 : volume d'échantillon dosé (ml)C1 : Concentration de la solution d'EDTA (M)

VI. MANIPULATION• Réaliser trois dosages de calcium. • Déterminer en triplicat l'alcalinité totale et le pH • Calculer   l'ensemble   des   variables   qui   permettent   de   définir   le   système 

"carbonate" de votre eau.• Déterminer si votre eau de mer est en équilibre par rapport à la calcite.• Déterminer si l'eau de la calanque d'Endoume est une source ou un puit de 

CO2 pour l'atmosphère.

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TP N°5 : DOSAGE DE L'AZOTE ORGANIQUE DISSOUS ET DE L'AZOTE ORGANIQUE 

PARTICULAIREMéthode de Raimbault & Slawyk (1991) et Pujo­Pay & Raimbault (1994)

I. INTRODUCTIONL'étude   du   cycle   biogéochimiques   de   l'azote   et   du   phosphate   repose   sur   la 

connaissance et la quantification des différentes formes de ces éléments. Il existe de nombreuses méthodes pour déterminer les formes organiques. Nous allons utiliser une méthode développée par Pujo­pay et Raimbault en 1994, méthode qui permet de doser simultanément l'azote et le phosphate, particulaire (Tot­Npart   Org­Npart & Tot­Ppart) ou total (Tot­N & Tot­P). On peut ainsi en déduire l'azote et le phosphate total dissous (Tot­Ndiss & Tot­Pdiss). Si par ailleurs on mesure les formes minérales dissoutes   de   l'azote   et   du   phosphate,   on   peut   en   déduire   la   fraction   organique dissoute (Org­Ndiss & Org­Pdiss).

Les   différentes   fractions   de   l'azote   et   du   phosphate   peuvent   être   représentées ainsi :

Tot-N

Tot-Npart

Org-N

dissTot-N

diss

org-Npart

Min-Ndiss

NO NONH4 23- -+

Tot-P

part

Org-P

dissTot-P

diss Min-Pdiss

Tot-P

org-Ppart Min-Ppart

o-P(orthophosphates)

poly-P(polyphosphates)

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II. PRINCIPELe principe du dosage est de minéraliser la matière organique par autoclavage en 

milieu oxydant, alcalin puis acide, et de doser les éléments minéraux formés. Dans les conditions expérimentales, toute la matière organique est transformée en nitrate pour l'azote et en orthophosphates pour le phosphate.

III. RÉACTIF

Réactif pour la minéralisation   #   :Ajouter directement  dans la dosipette  de 250 ml placée sur la balance,  15 g de 

persulfate de potassium K2S2O8 (Merck 5092), 7.5 g d'acide borique (Merck 165), 70 ml d'une solution d'hydroxyde de sodium NaOH à 60 g/l et 170 ml d'eau déionisée (milli­Q). Le réactif doit être stocké à l'abri de la lumière

IV. MANIPULATIONPour une question de temps de manipulation, nous nous intéressons uniquement à 

déterminer les différentes fractions de l'azote. Préparer vos échantillons à minéraliser puis votre gamme étalon pour le dosage des ions nitrate + nitrite. Quand l'autoclave est en route, passer votre gamme étalon au technicon.

Echantillonnage :Les prélèvements sont effectués à la bouteille Niskin après les prélèvements pour 

l’analyse des gaz dissous. Pour obtenir une précision correcte, il doit être demandé aux précédents utilisateurs de ne surtout pas toucher l'embout de la bouteille Niskin avec   leurs   doigts   (des   gants   sont   généralement   recommandés).   En   cas   de contamination, nettoyer l'embout avec de l'acide chlorhydrique 10%.

Pour chaque prélèvement, rincer 3 fois le flacon avec l'eau de mer.

Minéralisation :Réaliser les opérations suivantes en parallèle :• Pour obtenir la concentration en azote total, prélever environ 40 ml d'eau de 

mer  directement  dans les  flacons autoclavables et  ajouter 2,5 ml de réactif (faire 3 réplicats).

• Pour obtenir le blanc réactif, préparer 1 flacon avec seulement 2,5 ml de réactif (faire 2 réplicats). 

• Pour obtenir la concentration en azote particulaire, prélever 250 ml d'eau de mer dans le flacon en plastique prévu à cet effet et les filtrer sur filtre GF/F (Les filtres dans le dessicateur ont été préalablement calcinés au four à 450°C pendant 4 h et nettoyés à l'acide chlorhydrique M). Placer ensuite le filtre dans un flacon autoclavable et ajouter 40 ml d'eau déionisée (milli­Q) et 2,5 ml de réactif (faire 3 réplicats).

• Pour obtenir le blanc Filtre,  préparer un flacon avec 40 ml d'eau déionisée (milli­Q), 2,5 ml de réactif et 1 filtre (faire 2 réplicats).

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Placer l'ensemble des flacons autoclavables, correctement fermés, dans l'autoclave. VERIFIER QU'IL Y A DE L'EAU DANS L'AUTOCLAVE AVANT DE LE FAIRE FONCTIONNER. Minéraliser pendant 30 minutes à 120°C (1 bar). Laisser refroidir les échantillons à température ambiante avant de procéder aux analyses. 

Pour   le  blanc  Réactif,   ajouter  40  ml  d'eau  déionisée   (milli­Q)  avant  d'effectuer l'analyse des sels nutritifs.

Analyse des sels nutritifs :Le dosage de l'azote des ions nitrate + nitrite est réalisé à l'aide d'un autoanalyseur 

Technicon selon le protocole développé en V.

Résultats :Déterminer les concentrations de vos échantillons :• en nitrate (NO3

­). On considère dans notre cas que la concentration en nitrite est négligeable devant la concentration en nitrate.

• en azote total :Tot­N = (Htot­N ­ Heffet de sel ­ Hblanc réactif)*F*(42,5/40)

avec H qui correspond à  une hauteur de pic et F au facteur déterminé  au  paragraphe V

• en azote particulaire (prendre en considération le volume filtré)Tot­Npart = (Htot­Npart ­ Hblanc filtre)*F*(42,5/Vfiltré)

En déduire les concentrations organiques dissoutes. Exprimer vos résultats en µM et en µg.l­1 de N.

N'oubliez pas de bien rincer vos flacons en fin de manipulation.

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V. DOSAGE DE L'AZOTE SOUS FORME DE NITRATE ET DE NITRITE (NO3­ + NO2­)

V.1. Principe :

Les   ions  nitrate  dans   l'eau  de  mer  sont   réduits   en   ions  nitrite   (d'une  manière supposée  quantitative  dans ce  TP)  par  passage sur une colonne Cd­Cu.  Les   ions nitrite ainsi formés ainsi que ceux initialement présents forment un diazoïque avec la sulfanilamide en milieu acide (pH<2) selon la réaction :

NH2

SO2

C6

H4­NH

2 + NO

2­ + 2H+ => [NH

2SO

2C

6H

4­NN]+ + 2H

2O

Le   diazoïque   est   ensuite   copulé   avec   le   chlorhydrate   de   N­naphtyl éthylènediamine pour fournir un colorant azoïque : 

[NH2SO

2C

6H

4­NN]+ + C

10H

7­NH­CH

2­CH

2­NH

2 =>

NH2

SO2

C6

H4­N=N­C

10H

6­NH­CH

2­CH

2­NH

2 + H+

La mesure de l'absorbance s'effectue à 543 nm.Par soustraction de la concentration propre en nitrite de l'échantillon (sans passage 

par la colonne Cd­Cu), il est possible de déterminer la concentration en nitrate après un étalonnage. Dans le cadre de ce TP, la concentration en azote minéral sous forme de nitrate + nitrite est considérée uniquement.

V.2. Modalités du dosage :

Limites d'emploi : de 0,01 à 30 µmol.l­1

V.3. Réactifs et colonnes réductrices pour le dosage du nitrate :

­Réactif 1 : solution de Sulfanilamide   #

Verser  5g de  sulfanilamide  (C6H8N2O2S)  dans  500 ml  d'eau  déionisée   (milli­Q). Ajouter 50 ml d'acide chlorhydrique concentré (HCl 37%). Agiter. Compléter à 1000 ml d'eau déionisée (milli­Q). Ajouter 1 ml de BRIJ (mouillant).

­Réactif 2 : Solution de N­naphtyl éthylènediamine dichlorhydrate   #

Dissoudre   500   mg   de   N­naphtyl   éthylènediamine   dichlorhydrate   (C12H16Cl2N2) dans 1000 ml d'eau déionisée (milli­Q).

­Réactif 3 : Solution de chlorure d'ammonium   #

Dissoudre 15 g de NH4Cl dans 1000 ml d'eau déionisée (milli­Q). Ajouter 2 ml d'ammoniaque pour amener le pH autour de 8.

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­Solution étalon de nitrate à 5 mM (solution A)   #

Dissoudre  0,506 g de nitrate  de potassium KNO3  anhydre dans 1000 ml d'eau déionisée (milli­Q). Ajouter 2 gouttes de chloroforme et conserver la solution à l'abri de la lumière dans un flacon hermétiquement fermé.

­Solution étalon de nitrate à 100 µM (Solution B à préparer chaque jour)Dans une  fiole  de 100 ml  préalablement  rinçée,  verser  précisément  2  ml  de  la 

solution A. Compléter à 100 ml avec de l'eau déionisée (milli­Q).

­Solutions standards : Rincer 4 fioles de 100 ml (marquées 1, 2, 5, 10) avec de l'eau déionisée (milli­Q). 

Verser précisément 1 ml de solution B dans la fiole 1, 2 ml dans la fiole 2, 5 ml dans la fiole 5 et 10 ml dans la fiole 10. Compléter à 100 ml chacune des fioles.

Selon   les   échantillons   à   analyser,   des   solutions   standards   plus   ou   moins concentrées peuvent être préparées.

­Préparation de la colonne de cadmium   #

Préparation du cadmium   #

• Laver plusieurs fois le cadmium à l'acétone afin de le dégraisser.• Rincer scrupuleusement à l'eau déionisée (milli­Q).• Nettoyer à l'HCl 10% plusieurs fois.• Rincer plusieurs fois à l'eau déionisée (milli­Q).• Attaquer   le cadmium avec de  l'acide nitrique  (HNO3) à  0.5  M (attention  : 

dégagement gazeux très dangereux, à ne pas respirer). Remuer plusieurs fois et attendre environ 5 minutes

• Rincer   de   nouveau   à   l'HCl   10%   après   avoir   enlevé   le   maximum   d'acide nitrique.

• Rincer à l'eau déionisée (milli­Q).

• Mettre le cadmium dans une solution de sulfate de cuivre (CuSO4 20 g.l­1). Bien remuer. Laisser agir.  Le cadmium ne doit  plus être en contact avec l'air à  partir de ce moment.

• Rincer plusieurs fois avec le chlorure d'ammonium (NH4Cl 15 g.l­1, réactif 3), sans jamais exposer le cadmium à l'air.

• Quand tout le sulfate de cuivre est éliminé, le cadmium peut être stocké dans la solution de chlorure d'ammonium.

Préparation de la colonne   #   :Prendre une colonne de verre. Installer un bouchon de laine d'argent à une de ses 

extrémités. Prolonger la colonne par un tuyau en plastique à cette même extrémité. Remplir la colonne et le tuyau avec du NH4Cl et clamper le tuyau. Vérifier qu'il n'y ait aucune bulle d'air dans la colonne. 

Remplir la colonne avec le cadmium préparé sans faire entrer de bulle d'air dans la colonne. Mettre un autre bouchon de laine d'argent à l'autre extrémité et fermer avec 

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le tuyau en ayant pris soin de le remplir de NH4Cl afin qu'il n'y ait aucune bulle dans la colonne.

Mise en place dans le circuit   #    :Le circuit nitrate étant fonctionnel (réactif 3 branché), enlever la colonne à changer 

au niveau du robinet de fermeture. Le NH4Cl s'écoule alors librement. Enlever un côté  du tuyau plastique de la colonne neuve.  La raccorder au robinet.  Le NH4Cl circule   alors   dans   toute   la   colonne   neuve.   Après   qu'il   se   soit   écouler   quelques secondes,   enlever   totalement   le   tuyau  plastique  et   raccorder   la   colonne   à   l'autre extrémité.

Récupérer le cadmium de la colonne enlevée dans un flacon contenant du NH4Cl afin de le retraiter ultérieurement.

Lors de la première mise en place, faire passer pendant quelques minutes, comme pour un échantillon, une solution très concentrée de nitrate (solution B par exemple) afin d'activer la colonne neuve. Bien rincer le système afin de retrouver une ligne de base correcte.

V.4. Dosage (à réaliser en présence du responsable des TP) :

• Allumer les colorimètres.• Remplir les flacons qui alimentent en eau deionisée .• Placer la porte sur la pompe et la mettre en marche. Après quelques minutes, 

vérifier la circulation dans les tuyaux et la régularité  du bullage. Contrôler l'absence de fuite.

• Brancher   les  réactifs.  Après  5 minutes,  ouvrir   la  colonne Cd­Cu si  aucune bulle d'air ne risque d'y entrer. Attendre 5 minutes.

• Allumer les enregistreurs. Régler la ligne de base avec le zéro du colorimètre.• Lorsque   la   ligne   de   base   est   stable,   passer   les   standards.   Si   les   valeurs 

obtenues sont correctes, vous pouvez passer vos échantillons.• En fin de dosage, fermer la colonne Cd­Cu, débrancher les réactifs et mettre le 

circuit   en   rinçage   pendant   15   minutes   avec   de   l'eau   déionisée   (milli­Q). Eteindre l'enregistreur, enlever la porte de la pompe et éteindre le colorimètre.

Détermination de l'effet de turbidité dû à l'eau de mer ou effet de sel :Enlever le réactif 2, le remplacer par de l'eau déionisée (milli­Q).Attendre   la   stabilisation   de   la   nouvelle   ligne   de   base   puis   passer   quelques 

échantillons de manière normale (garder les mêmes calibres que ceux choisis pour l'analyse des échantillons).

Les pics obtenus sont dûs à la turbidité de l'eau de mer et leurs hauteurs sont à retrancher des hauteurs des pics des échantillons d'eau de mer (environ 0.1 cm pour le circuit nitrate au calibre 3).

Mesures des hauteurs de pics, calcul des concentrations.

STANDARDS :

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Relier les lignes de base qui encadrent les standards. Mesurer la hauteur des pics en cm à partir de cette ligne. Le facteur F est la moyenne des valeurs obtenues en divisant la concentration de l'étalon Ci par la hauteur Hi du pic correspondant : 

F=1n∑

Ci

H i

La hauteur H des pics est fonction du calibre choisi, le facteur F qui en découle n'est applicable qu'aux échantillons analysés sur le même calibre (calibre 3 pour une concentration comprise entre 0 et 10 µmole.l­1)

ECHANTILLONS D'EAU DE MER : 

Relier les lignes de base   qui encadrent une série d'échantillons (en principe tous les 10­15 échantillons). Mesurer chaque pic à partir de cette ligne.

La concentration se calcule en retirant à chaque hauteur de pic la valeur de l'effet de   sel   (sur   le   même   calibre)   et   en   multipliant   cette   hauteur   par   le   facteur   F correspondant au même calibre :

C = (H ­ effet de sel) x F.Sur la voie nitrate , le sel dosé est en fait nitrite + nitrate; pour avoir la valeur réelle 

du   nitrate   il   suffirait   de   retrancher   aux   valeurs   trouvées   la   valeur   du   nitrite correspondant ([NO3

­]= (H ­ effet de sel) x F  ­ [NO2­].

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Références :Carpenter, J.H. 1965. The accuracy of the Winkler method for dissolved oxygen analysis. Limnol.  

Oceanogr. 10, 135­140.Carritt,   D.E.   &   J.H.   Carpenter.   1966.   Comparison   and   evaluation   of   currently   employed 

modifications  of   the  Winkler  method  for  determining  dissolved  oxygen  in  sea­water;  a  NASCO  Report. J. Mar. Res. 24, 286­318.

Clayton,   T.D.   and   Byrne,   R.H.   1993.   Spectrophotometric   seawater   pH   measurements:  total hydrogen ion concentration scale calibration of m­cresol purple and at­sea results. Deep­Sea Res. 40 : 2115–2129.

Copin­Montégut, G. 1989. Physico­Chimie de l'eau de mer. OCEANIS, volume 15.Dickson, A.G. 1981. An exact definition of total alkalinity and a procedure for the estimation of  

alkalinity and total inorganic carbon from titration data. Deep­Sea Res. 28A : 609–623.Holmes R.  M.,  Aminot  A.,  Kérouel  R.,  Hooker  B.A.,  Petersen B.J.   (1999)  A simple  and precise 

method for measuring ammonium in marine and freshwater ecosystems, Can. J. fish. Aquat. Sci., 56,  1801­1808 

Millero, F.J. & A. Poisson. 1981. International one­atmosphere equation of state of seawater. Deep Sea Research. 28A(6) : 625­629.

Murphy,   J.   and   J.P.   Riley.  1962.  A   modified   single   solution  method   for   the   determination   of  phosphate in natural waters. Anal. Chem. Acta. 27. 31­36.

Pujo­pay, M & P. Raimbault. 1994. Improvement of the wet­oxidation procedure for simultaneous determination of particulate organic nitrogen and phosphorus collected on filters. Mar. Ecol. Prog. Ser., 105 : 203­207.

Raimbault, P. & G. Slawyk. 1991. A semi­automatic, wet oxidation method for the determination of particulate organic nitrogen collected on filters. Limnol. Oceanogr., 36 : 405­408.

Strickland et Parsons. 1968. A practical handbook of seawater analysis. Fisheries Research Board of Canada, Ottawa.

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Rappel de statistiques :

Calcul des intervalles de confiance :

Considérons une variable ayant une distribution normale, ce qui est généralement le cas en chimie analytique.  Considérons également que la moyenne de plusieurs résultats tend vers la valeur vraie : c'est à dire qu'il n'y a pas d'erreur systématique (comme   par   exemple,   la   dérive   d'un   appareil   de   mesure   qui   entraînerait systématiquement une sous­ ou une sur­estimation de la moyenne des résultats par rapport à la valeur vraie). On peut alors calculer l'intervalle de confiance autour de cette valeur moyenne.

Pour un nombre d'échantillons (N) inférieur à 30, l'intervalle de confiance est égal à

x±tSm

avec :t donné par la table de Student pour N ­ 1 degrés de liberté

et    

S=√∑i=1

N

( xi−x )2

N−1

et  Sm=S

√N

Test de la validité du modèle linéaire :

Afin de comparer deux méthodes d’analyse d’un même composé, on peut calculer le coefficient de corrélation R entre ces deux variables. Le test qui permet de dire si le modèle   linéaire   peut   être   accepté   se  référe  à   la   table   des   valeurs   critiques   du coefficient de corrélation affichée en salle de TP.

Il peut être intéressant d’effectuer une régression linéaire entre les deux variables et de discuter sur la pente et l’ordonnée à l’origine.

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Conseils pour la rédaction des compte­rendus :

Les   compte­rendus   doivent   être   succints   (une   feuille   double   maximum).   Il   ne doivent   renfermer   que   les   données   indispensables   pour   vérifier   les   résultats   et permettre la compréhension de la manipulation.

Dans ce but, toutes les réactions chimiques mises en jeu au cours des titrages ainsi que les résultats expérimentaux doivent être indiqués très clairement. 

En ce qui concerne les résultats, il est essentiel :• de préciser à quoi ils se rapportent (quelle eau, quelle profondeur,...)

• de préciser les unités choisies (M, g.l­1,...)• de calculer   les   intervalles  de  confiance  quand vous  faîtes  plus  de  2 

réplicats.• de ne présenter que des décimales ayant une signification par rapport à 

la précision de la méthode employée.

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