Chimie eau de mer.

Chimie eau de mer.
L’aquariophilie récifale permet d’héberger et de voir croitre des organismes sensibles à une
bonne qualité d’eau, pour assurer le bien-être de nos pensionnaires il nous faut contrôler la qualité
de l’eau grâce à certains indicateurs chimiques qui nous permettent de juger de la qualité du milieu.
On va retrouver des indicateurs plus ou moins connu qu’il est bon de comprendre afin de pouvoir
interpréter correctement la qualité de vie qu’offre son aquarium.
Attention bien souvent la valeur des paramètres est bien souvent aussi importante que la
stabilité de ces derniers !
Densité : la mesure de la densité a pour but de connaître la salinité de l’eau de mer c’est-à-dire la
quantité de sel (NaCl) présente dans l’eau. Cette variable dépend de la température (l’eau froide
étant plus dense que l’eau chaude) on la mesure dans notre cas à 25°C. La valeur de 1025 semble
être celle qui se rapproche le plus des conditions de vie naturelles de nos hôtes. Votre aquarium peut
très bien ne présenter aucun problème et la densité être plus basse ou plus haute suite à une
déviation lente de ce paramètre (mauvaise osmolation, changement d’eau avec une densité
différente) il faut alors ramener lentement ce paramètre vers les valeurs optimales de manière à
laisser le temps aux organismes de s’adapter sans choc osmotique.
C° : la température il faut veiller à maintenir les organismes dans la gamme de température qu’ils
sont amenés à rencontrer dans leur milieu naturel c’est-à-dire autour de 25-27°C. La température va
conditionner la quantité d’oxygène que l’on va retrouver dans l’eau. Il est moins dangereux pour
l’aquarium de se situer périodiquement dans une fourchette basse que dans une fourchette haute de
température. Passé 30°C les risques de casse pour le vivant sont très importants et ils peuvent
mettre quelque temps à se manifester notamment chez les coraux.
pH :le pH de l’eau apporte une information concernant son côté acide ou basique (pH proche de 0 =
très acide, proche de 14 = très basique, pH=7 neutre). Naturellement l’eau de mer est basique il faut
donc encore une fois se rapprocher des valeurs naturelles afin de coller au milieu naturel c’est-à-dire
entre 8 et 8.3 de pH. C’est un indicateur qu’il faut surveiller notamment lors de l’utilisation d’un RAC
qui en cas de surplus de CO2 aura tendance à baisser la valeur du pH. Il est possible de constater une
évolution du pH au cours de la journée (augmentation du pH au cours de la journée puis baisse la
nuit), puisque le CO2 va être consommé lors de la photosynthèse et rejeté lors de la respiration (c’est
pourquoi certains aquariophiles utilisent un refuge algual éclairé en phase inverse c’est-à-dire
lorsque l’aquarium est éteint afin de maintenir un pH stable car les algues consomment le CO2 lors
de la photosynthèse.)
KH : le KH ou TAC (titre alcalimètrique complet) ou dureté carbonatée représente la concentration en
ion bicarbonate et en ion carbonate, on exprime la valeur en degrès KH. Le KH sert de tampon à
l’acidité plus le KH sera élevé et moins les variations de pH seront importantes. Les coraux lorsqu’ils
synthétisent du calcaire vont consommer les ions bicarbonate entrainant une chute du KH. On
remonte le KH par l’adjonction d’eau de chaux en générale ou de buffer (solution du commerce).
L’idéal étant d’avoir un KH autour de 8. Ce qui permet de stabiliser le pH et évite aussi la
précipitation du Ca et du Mg (lorsque le KH est trop élevé).
Ca : le calcium est un élément indispensable à la calcification des coraux (construction squelette
calcaire). Il faut veiller à apporter suffisamment de Ca, lorsque les populations de coraux durs sont
faible, les changements d’eau hebdomadaire suffisent à couvrir les besoins (sel enrichi), lorsque la
population augmente il faut alors utiliser une source supplémentaire de Ca : le RAH et/ou le RAC ou
la méthode balling afin de maintenir un taux de calcium autour de 420 mg/L. Le RAH ou réacteur à
hydroxyde permet l’adjonction d’eau de chaux en complétant l’évaporation de l’aquarium. Le RAC ou
réacteur à calcaire a pour but de dissoudre un substrat calcaire par adjonction de CO2 afin de fournir
les substances nécessaires aux coraux. La méthode balling consiste en l’adjonction de 3 solutions
complémentaire visant à fournir les éléments dont ont besoin les coraux sans dérégler la balance
ionique.
Pour faire simple la balance ionique correspond au nombre d’ions positifs et négatifs dans l’eau : les
anions et les cations. Cette balance doit être neutre c’est-à-dire autant d’anions que de cations ou
avec un écart maximum de 2%entre anions et cations. Ce paramètre n’est pas mesurable par
l’aquariophile cependant il est bon de l’avoir en tête.
La balance ionique est un phénomène qui rend la méthode balling « dangereuse » lorsqu’elle est mal
utiliséecarle nombre d’ions (anions et cations) manipulés avec les solutions de ballingest important
(3 solutions différentes avec des ions différents). Il faut donc veiller à respecter à la lettre le
protocole afin d’éviter une dérive de la balance ionique qui entraine alors des conséquences sur les
coraux (nécroses).
Mg : le magnésium comme le calcium est nécessaire à la croissance des coraux durs notamment. Les
taux de calcium et de magnésium sont liés lorsque l’un est consommé l’autre suit. Le magnésium
entre dans le processus de calcification d’où son importance au sein des récifs. Son taux idéal se situe
aux alentours de 1300mg/L.
No2 :les nitrites sont dangereux pour tous les occupants du bac ils sont présents lors de la phase de
démarrage car les bactéries dénitrificatrice ne sont pas présentes en nombre suffisantes pour traiter
l’azote en nitrates.Leur taux doit être nul dans un bac récifal.
No3 : les nitrates ne sont pas aussi dangereux ils sont le résultat de la dégradation de l’azote par les
bactéries épuratrices du bac. On considère que jusque 50mg/L il n’ya pas de réel danger pour
l’aquarium, cependant la couleur de certains coraux peut passer au marron en raison d’une eau trop
eutrophe (c’est-à-dire trop riche pour nos coraux a petits polypes notamment.)
Avant de continuer faisons un point sur le cycle de l’azote … En restant simple !
Les déchets dans l’aquarium récifal sont : excréments, reste nourriture etc… Ce sont des sources
d’azote organique : N. Cet azote organique va être transformé dans un premier temps et par
certaines bactéries en ammoniac : on en trouve sous 2 formes : NH4 et NH3 (ammoniac et
ammonium).
C’est l’ammonisation !
Dans un second temps d’autres bactéries vont retraiter l’ammoniac en NO2 c’est la nitrification
grâce à des bactéries aérobies !
Les composés de ces 2 premières étapes sont dangereux pour les occupants de nos bacs.
Dans une troisième étape les nitrites sont transformés en nitrates par oxydation : la nitratation ! Les
nitrates sont dangereux lorsque leur taux est supérieur à 50mg/L.
Dans un dernier temps afin d’exporter les déchets hors du bac une dernière série de bactéries va
transformer les nitrates en azote gazeux N2. C’est la dénitratation !
C’est grâce à ce cycle que les déchets sont exportés de nos aquariums ! La mesure des taux de NH4,
NO2 et NO3 sont donc lorsqu’ils sont élevés le signe d’un déséquilibre : trop d’apport et/ou trop peu
de traitement (suppression déchets azotés grâce à un écumeur ou autre filtres : zeolithe, résines,
filtre algue, refuges etc.). Cela peut aussi être le signe d’un appauvrissement (en terme de diversité
et/ou de quantité) des bactéries épuratrices du bac présentent dans les roches.
Po4 : les phosphates arrivent dans nos bacs principalement par 3 voies : la nourriture congelée, l’eau
douce utilisée pour combler l’évaporation (lorsqu’elle n’est pas produite par un osmoseur de qualité)
et les déchets/sédiments présents dans les bacs. Les phosphates sont utilisés par les algues
principalement ce qui favorise leur développement … De plus en quantité importante les phosphates
vont entrainer une précipitation des ions calciums limitant la croissance des coraux.
Une remarque concernant toutes ces valeurs … Nous avons vu qu’il existe de l’azote (N) sous
diverses formes (NH4, NO3, NO2 etc.) il en est de même avec le phosphore (P) (PO4, HPO4, H3PO4
etc.) nos test ne mesure que les phosphates organiques c’est-à-dire PO4. Dans le milieu naturel on
parle souvent du rapport de Redfield (du nom du scientifique) ce rapport issue d’observation en
milieu naturel montre que quel que soit les quantités de matière présentes dans l’eau il semble
que si l’on respecte un rapport P : N : C (Phosphate : Azote : Carbon) de 1 : 16 : 108 on se trouve
dans de bonnes conditions. C’est-à-dire qu’idéalement pour 1 mole (quantité) de Phosphate
consommée, il y en aura 16 d’azote et 108 de carbon. Ce qui implique qu’en présence de
phosphate, il est nécessaire d’avoir des sources d’azote pour permettre la consommation du
phosphate … Ce rapport n’est pas mesurable pour l’aquariophile mais c’est à garder à l’esprit !
Attention : toutes les mesures réalisées à partir de tests colorimétriques ne sont pas exactes ! En
effet nous cherchons à mesurer des éléments en très faible quantité dans de faible volume d’eau, qui
plus est avec des tests « simples » et colorimétriques c’est-à-dire ajout de réactif jusqu’à coloration
du mélange. Il en découle une grande incertitude sur l’exactitude de la valeur mesurée … Il est
intéressant de suivre l’évolution des mesures plus que leur valeur si elle se situe dans la limite du
raisonnable et que le bac se porte bien ! De plus penser à bien vérifier la date de validité de vos tests.
Aux utilisateurs d’appareils cheker (hannah ou autre) même constat malheureusement … Les
quantités que l’on cherche mesurée sont tellement faibles et l’incertitude de la valeur mesurée
tellement importante pour les classes de valeur que l’on cherche à mesurer que les valeurs obtenues
sont aussi à prendre avec des « pincettes ».
L’outil idéal pour les mesures de paramètres en récifal n’existe pas !Cependant avec l’habitude vous
apprendrez à voir lorsque votre bac est en bonne santé ou pas ! Ajoutez à cela des tests régulier pour
vérifier que vos paramètres suivent bien une même tendance …
Potentiel redox :Le potentiel redox est une information chimique assez complexe à appréhender
pour faire simple (voir simpliste) plus un potentiel redox est élevé plus le pouvoir oxydatif de l’eau
est important c’est-à-dire plus ça capacité épuratrice est forte (on a vu dans le cas du cycle de l’azote
qu’une des étapes pour exporter les NO2 en NO3 était une oxydation). Plus la valeur est faible moins
l’eau aura un pouvoir épurateur important et potentiellement plus les déchets s’y accumuleront
entrainant une consommation du pouvoir oxydatif et donc une baisse du potentiel redox… Le
potentiel redox va dépendre du pH et de la T°C, on doit se trouver aux alentours de 400mV. Une
valeur trop haute ou trop basse peuvent engendrer des problèmes pour les habitants du bac ! Encore
une fois cette valeur permet de connaître l’état de santé du bac, « son pouvoir de traiter les
déchets ».
A noter que la mesure du potentiel redox est plus importante lorsque l’aquariophile utilise
l’adjonction d’ozone (O3), car l’ozone possède un pouvoir oxydatif beaucoup plus important que l’02,
il faut donc veiller à ce que le potentiel redox reste dans une fourchette acceptable afin d’éviter
l’oxydation de tout ce qui se trouve dans le bac …
Paramètre
pH
Mini
7,9
Idéal
8,2
Maxi
8,6
KH (d°KH)
5
9
12
Ca (mg/L)
370
420
470
Rôle
Caractère
acido-basique
Dureté, effet
tampon
Calcium
Mg (mg/L)
1000
1300
1400
Magnésium
Densité
1020
1024-1025
1026
Salinité
T°C
No2 (mg/L)
23°C
0mg/L
25-26°C
0mg/L
29°C
0,01mg/L
Température
Nitrites
No3 (mg/L)
0mg/L
3mg/L
5mg/L
Nitrates
Tests
pHmètre,
papier pH
Test
colorimétrique
Test
colorimétrique
Test
colorimétrique
Densimètre,
Refractomètre
Thermomètre
Test
colorimétrique
Test
colorimétrique
Po4 (mg/L)
0mg/L
0,02mg/L
0,05mg/L
Phosphates
Test
colorimétrique
Redox (mV)
250
400
470
Conductivité
Redoxmètre
Les oligo-éléments : ces éléments encore appelés éléments traces (iode, strontium, oligo-éléments,
etc.) sont présents à l’état naturel, ils sont détectable mais ne sont pas mesurables, quantifiable car à
l’état de traces, cependant ils ont un rôle important car ils entrent dans les besoins métaboliques de
nombreuses espèces. Leur rôle est complexe ce qui explique la découverte tardive de leur
importance, ils entrent en jeu dans les réactions au sein même des cellules.
Ces éléments ne sont pas mesurables, cependant leur consommation est réelle (organismes,
écumeur), il existe des produits plus ou moins complexe dans le commerce visant à créer des
« cocktails » d’oligo éléments. Ils sont aussi souvent présents dans les sels synthétiques et bien sûr
présents dans l’eau de mer naturelle.
Voila un rapide coup d’œil sur les paramètres observable en aquariophilie récifale, n’oubliez
jamais que le meilleur test reste l’observation de votre bac et que lors des tests, plus que la valeur
brute du test regardez son évolution au fil des semaines et des mois !