Comment mesurer le pH de l’eau ?

Le pH : c’est-à-dire le degré d’acidité est un paramètre assez important de l’eau. C’est pourquoi vous devez mesurer le pH chaque fois que vous voulez analyser l’eau, qu’elle provienne d’un robinet ou d’une bouteille d’eau minérale ou d’un ruisseau, d’une rivière ou d’un lac. Cela peut se faire à l’aide de bandes indicatrices ou d’un compteur numérique. En fait, non seulement le pH d’une masse d’eau influence les organismes vivant dans l’eau, mais par exemple un pH variable dans une rivière peut être un indicateur de l’augmentation de la pollution ou d’un autre facteur environnemental. En effet, la pollution peut modifier le pH de l’eau, ce qui peut nuire aux animaux et aux plantes vivant dans l’eau, ainsi qu’aux humains qui la boivent. Bien que des niveaux élevés d’acidité ou d’alcalinité puissent tous deux détruire la vie, ceux qui craignent la pollution sont généralement plus préoccupés par les niveaux élevés d’acidité. Les eaux acides nocives peuvent être causées, par exemple, par les pluies acides qui favorisent le dépôt de polluants atmosphériques, y compris de polluants acides, sur le sol ou par le drainage acide des eaux usées industrielles ou minières.

A. Le pH : l’importance de cette unité de mesure

Le pH est une mesure de l’acidité ou de la basicité de l’eau. La plage de pH va de 0 à 14 : un pH inférieur à 7 indique une acidité, un pH supérieur à 7 indique une base, tandis qu’un pH supérieur à 7 est neutre. Le pH est en fait une mesure de la quantité relative d’hydrogène libre : ions H et d’ions hydroxyle : OH- dans l’eau. L’eau qui a plus d’ions hydrogène libre est acide, tandis que l’eau qui a plus d’ions hydroxyle libre est basique. Comme le pH peut être affecté par les produits chimiques présents dans l’eau, le pH est un indicateur important de l’évolution chimique de l’eau. Le pH est indiqué en unités logarithmiques. Chaque unité représente une variation de 10 fois l’acidité et la basicité de l’eau. L’eau ayant un pH de 5 est donc dix fois plus acide que l’eau ayant un pH de 6.

B. L’échelle de pH avec quelques exemples courants

Le pH de l’eau détermine la solubilité d’une substance, c’est-à-dire la quantité qui peut être dissoute dans l’eau et la disponibilité biologique : quantité qui peut être utilisée par la vie aquatique des constituants chimiques tels que les nutriments : phosphore, azote et carbone et les métaux lourds : plomb, cuivre, cadmium, etc. Par conséquent, en plus d’influencer, par exemple, la quantité et la forme de phosphore la plus abondante dans l’eau, le pH détermine également si la vie aquatique peut l’utiliser, ce qui est le sens de la disponibilité biologique. Dans le cas des métaux lourds, cependant, le degré de solubilité détermine leur toxicité. Les métaux, en fait, ont tendance à être plus toxiques à un pH plus bas que l’eau parce qu’ils sont plus solubles. En outre, des valeurs de pH trop élevées ou trop faibles peuvent être préjudiciables à l’utilisation de l’eau. Un pH élevé donne un goût amer, les conduites d’eau et les équipements utilisant de l’eau s’incrustent de dépôts et réduisent l’efficacité de la désinfection au chlore, ce qui entraîne un besoin supplémentaire de chlore. L’eau ayant un faible pH corrode ou dissout les métaux et autres substances.

C. Mesure du pH avec un indicateur

Tout citoyen peut comprendre l’importance de mesurer le pH et de surveiller l’acidité des lacs et des cours d’eau, ainsi que de l’eau de pluie et de l’eau potable. Dans les pays soucieux de l’environnement, tels que les États-Unis, des centaines de milliers d’échantillons d’eau sont prélevés chaque année. De nombreuses mesures sont prises sur le terrain, et beaucoup d’autres sur des échantillons d’eau en laboratoire. Le pH est également souvent mesuré sur le site d’échantillonnage et en laboratoire. Le moyen le moins coûteux et le plus grossier est d’utiliser un papier de tournesol : il s’agit simplement d’une bande de papier qui, lorsqu’on laisse un échantillon d’eau en contact avec lui, prend une certaine couleur, ce qui donne une estimation approximative du pH sur une échelle de couleurs. En pratique, le papier de tournesol que l’on trouve facilement dans les animaleries pour vérifier le pH des aquariums, dans les pharmacies ou sur Internet est d’autant plus coloré en rose que l’eau est acide ou en bleu que l’eau est basique. Par conséquent, en comparant la carte avec un nuancier, il est facile de lire le degré d’acidité ou d’alcalinité. Bien entendu, il peut également être utilisé pour mesurer le pH d’autres liquides, tels que le sang, le lait, les boissons gazeuses, etc. En gros, prenez le nombre de bandelettes dont vous aurez besoin et remettez le bouchon sur leur récipient. Immergez une bandelette de test dans l’échantillon d’eau et retirez-la immédiatement. Ne secouez pas l’excès d’eau de la bandelette de test. Tenez la bande entre vos doigts pendant encore 15 secondes. Comparez sa couleur avec le nuancier fourni avec les bandes et notez le résultat. Si la couleur semble se situer entre deux blocs de couleur adjacents sur le graphique de l’échelle des couleurs, estimez le résultat, qui se situe probablement à mi-chemin entre les deux couleurs : par exemple, si la couleur de la bande de test semble se situer entre 6 et 7, le résultat du pH peut être enregistré comme étant de 6,5. Si on analyse l’eau d’une rivière ou d’un lac, il est également intéressant de mesurer la température de l’eau sur place. En fait, il est très important de le savoir. La toxicité de l’ammoniac, de l’oxygène dissous et de nombreuses autres valeurs sont directement liées à la température de l’eau. Ainsi, si vous oubliez de mesurer la température de l’eau, vous ne pourrez peut-être pas calculer d’autres paramètres plus tard. Notez que la température de l’eau ne sera que faiblement corrélée à la température de l’air. Bien sûr, les eaux de surface se refroidissent en hiver et se réchauffent en été en même temps que la température de l’air. Cependant, l’eau change la température de l’air plus lentement, il est donc possible d’avoir de l’air chaud et de l’eau froide ou vice-versa, surtout au printemps et en automne. La mesure de la température doit toujours être effectuée directement sur le site, car il est évident qu’une fois qu’un échantillon a été prélevé, le chauffage ou le refroidissement commence en fonction de la température de l’air. C’est pourquoi, si possible, d’autres tests directement liés à la température : oxygène dissous, ammoniac, etc., devraient également être effectués sur place.

D. Mesure du pH avec un pH-mètre

La façon la plus précise de mesurer le pH de l’eau est cependant d’utiliser un instrument électronique spécial : le pH-mètre, ou piaccamètre. Il existe des modèles de pH-mètres de petite et de grande taille, depuis les modèles portables utilisés sur le terrain jusqu’aux modèles plus encombrants et plus précis utilisés en laboratoire. La seule complication de l’utilisation d’un pH-mètre est qu’il doit être calibré avant chaque utilisation. En fait, un pH-mètre fonctionne, en gros, comme un voltmètre : il mesure le voltage produit par la solution dont on veut mesurer l’acidité, et le compare au voltage d’une solution connue, et utilise la différence de voltage entre les deux pour déduire la différence de pH. Cependant, comme l’échelle du pH est logarithmique, l’autoconstruction de l’instrument est généralement déconseillée. Entre autres choses, des pH-mètres adaptés aux besoins normaux peuvent être trouvés sur Internet à des prix absolument abordables. Un pH-mètre type comporte deux éléments de base : le pH-mètre lui-même qui peut être un compteur à bobine mobile, c’est-à-dire avec une aiguille se déplaçant contre une échelle ou un compteur numérique, c’est-à-dire avec un affichage numérique et une ou deux sondes à insérer dans la solution à tester. En fait, pour faire circuler l’électricité dans quelque chose, il faut créer un circuit électrique complet. Ensuite, pour laisser l’électricité circuler dans la solution de test, il faut insérer deux électrodes, ou bornes électriques. Si le pH-mètre comporte deux sondes, alors chacune est une électrode séparée. Si vous n’avez qu’une seule sonde, alors les deux électrodes sont intégrées pour plus de simplicité et de commodité. C’est préférable, car la distance entre les deux électrodes reste alors constante. Pour mesurer le pH, assurez-vous que la sonde de pH que vous utilisez a été conservée dans une solution de stockage, ou une solution de pH 4. Sinon, immergez la sonde dans de l’eau distillée pendant au moins 24 heures. Vérifiez ensuite que le compteur est bien réglé sur le mode pH, et rincez la sonde du compteur à l’eau distillée. Agitez-le avant de l’introduire dans une tasse, ou un bécher, d’une solution tampon, c’est-à-dire avec un pH connu par exemple de l’eau pure avec un pH neutre de 7,0 pour l’étalonnage. Laissez la sonde dans la solution pendant au moins 30 secondes pour permettre à l’instrument de se stabiliser dans la mesure, puis réglez l’instrument de manière à ce qu’il détecte un pH 7. Rincez ensuite à nouveau la sonde, puis mettez-la dans une solution de pH 4, en laissant toujours le temps de stabiliser la lecture de l’instrument. Ajustez à nouveau le pH-mètre pour qu’il détecte le pH 4. Il est maintenant calibré. Rincez à nouveau la sonde comme précédemment et enlevez l’excès de liquide. La sonde est maintenant prête à être placée dans le liquide de l’échantillon à l’intérieur de la tasse ou du bécher. Après avoir laissé le pH se stabiliser comme vous l’avez fait auparavant, prenez la mesure du pH de l’échantillon. Conservez la sonde dans une solution de stockage ou une solution de pH 4 à la fin de la mesure. Il est important de noter que les mesures du pH ainsi effectuées dépendent de la température. Certains pH-mètres ont des thermomètres intégrés et corrigent automatiquement leurs mesures de pH lorsque la température change. Il est préférable de les utiliser si vous êtes susceptible de subir des fluctuations de température en prenant un certain nombre de mesures différentes. Vous pouvez également corriger vous-même la mesure du pH à un stade ultérieur, à condition de mesurer non seulement le pH mais aussi la température de l’échantillon ou vous pouvez simplement calibrer l’instrument et mesurer le pH à la même température. Dans tous les cas, il est préférable de mesurer le pH directement in situ dès que l’échantillon a été prélevé.

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