Pourquoi la surveillance de l'oxygène dissous est-elle importante pour la protection de l'environnement ?

Imaginez-vous marchant aux côtés d'un ruisseau vif et pur. Vous prenez une profonde inspiration et absorbez l'énergie vibrante qu'il dégage. Sa beauté va au-delà de l'esthétique de l'eau en mouvement. Sous la surface se trouve un élément invisible qui constitue un composant essentiel à toute vie aquatique : l'oxygène dissous, ou OD. Surveiller l'OD revient à prendre le pouls d'une rivière, d'un lac ou d'un océan. Pour les scientifiques environnementaux, les opérateurs de traitement de l'eau et les écologues, mesurer l'OD est bien plus qu'une simple procédure technique : cela raconte l'état de santé de l'écosystème et évalue le succès de nos efforts de protection de l'environnement. Explorons pourquoi le suivi de ce gaz vital est une pratique fondamentale pour préserver nos ressources en eau.

Qu'est-ce que l'oxygène dissous ?

Tout d'abord, clarifions ce que nous mesurons. Bien qu'une molécule d'eau (H2O) contienne de l'oxygène, l'oxygène dissous que nous surveillons pénètre dans l'eau depuis l'atmosphère. Il s'incorpore par agitation turbulente aux rapides et chutes d'eau, et est produit comme sous-produit de la photosynthèse par les plantes aquatiques et les algues. Les poissons, invertébrés, bactéries et presque tous les organismes vivant dans l'eau dépendent de cet oxygène dissous pour respirer. La quantité d'oxygène dissous dans l'eau constitue un équilibre délicat, constamment influencé par des facteurs tels que la température (l'eau froide retient plus d'oxygène), la salinité, la pression atmosphérique et l'activité biologique.

Pourquoi le suivi de l'oxygène dissous est-il si crucial ?

L'oxygène dissous est la monnaie fondamentale de la santé des écosystèmes aquatiques. Sa concentration détermine directement le type de vie qu'un plan d'eau peut supporter.

Un indicateur vital pour la vie aquatique
Chaque espèce aquatique a un besoin spécifique en oxygène dissous (OD) pour survivre. Les poissons d'eau froide, comme la truite, nécessitent des concentrations élevées (souvent supérieures à 8 mg/L), tandis que certains carpes et silures peuvent tolérer des concentrations plus faibles. Lorsque les niveaux d'OD descendent en dessous de 5 mg/L, de nombreuses espèces subissent un stress. Une baisse en dessous de 2 mg/L crée des conditions hypoxiques, entraînant la mort des poissons et la formation de « zones mortes » où seules survivent des bactéries anaérobies indifférentes à l'oxygène. Ces événements constituent des catastrophes écologiques, provoquant l'effondrement des chaînes alimentaires locales et de la biodiversité.

Un indicateur primaire de pollution
L'OD constitue un excellent indicateur en temps réel de la pollution organique. Des nutriments en excès provenant du ruissellement agricole ou des eaux usées non traitées peuvent provoquer des proliférations massives d'algues. Lorsque ces algues meurent, les bactéries qui les décomposent consomment d'importantes quantités d'oxygène, entraînant une chute brutale de l'OD — un processus appelé eutrophisation. Par conséquent, une tendance prolongée à la baisse des niveaux d'OD est un signal d'alerte majeur, indiquant qu'un plan d'eau subit des pressions importantes dues à la pollution.

Un indicateur clé pour la conformité et la restauration
Les gouvernements du monde entier établissent des normes minimales de concentration en oxygène dissous (DO) pour divers milieux aquatiques, notamment les sources d'eau potable, les zones de pêche et les eaux récréatives. La surveillance environnementale précise et fiable à l'aide de sondes à oxygène dissous est essentielle pour que les industries et les municipalités puissent démontrer leur conformité aux permis de rejet. En outre, pour les projets visant à restaurer les cours d'eau dégradés, le suivi des niveaux d'oxygène dissous dans le temps constitue l'indicateur principal d'évaluation du succès. Il permet de répondre à la question fondamentale suivante : « Nos efforts de nettoyage rendent-ils effectivement l'eau plus saine pour la vie aquatique ? »

L'évolution de la surveillance : du manuel à l'optique

Depuis des décennies, l'outil standard était la sonde électrochimique, qui nécessitait un étalonnage fréquent, le remplacement de membranes et était sujette à des mesures instables dues au débit ou à l'encrassement. Son entretien représentait un défi constant. L'arrivée des capteurs optiques d'oxygène dissous a révolutionné le domaine. Ces sondes modernes fonctionnent selon le principe de la fluorescence par extinction. Un colorant spécial situé à l'extrémité du capteur est excité par la lumière ; l'intensité et la durée de la fluorescence qu'il émet sont inversement influencées par la concentration des molécules d'oxygène présentes. Le capteur mesure cette variation afin de calculer une valeur précise d'OD.

Cette technologie constitue un véritable changement de paradigme pour les professionnels sur le terrain. Les capteurs optiques offrent une stabilité à long terme supérieure, nécessitent un entretien minimal (aucune membrane ni électrolyte à remplacer), possèdent des temps de réponse plus rapides et sont largement insensibles au débit de l'eau ou aux polluants courants qui encrassent les sondes traditionnelles.

Le tableau d'ensemble : OD dans son contexte

Un suivi environnemental expert sait que la DO ne doit pas être considérée de manière isolée. Sa véritable valeur en tant qu'indicateur s'obtient lorsqu'elle est corrélée à d'autres paramètres clés, ce qui explique l'importance des sondes multiparamétriques et des stations de surveillance intégrées.

• pH et DO : La photosynthèse augmente la DO et élève également le pH. Inversement, la respiration et la décomposition réduisent les deux.

• Température et DO : Comme mentionné, l'eau plus chaude retient moins d'oxygène. Une augmentation soudaine de la température peut donc provoquer une chute rapide de la DO.

• DBO/DCO et DO : La Demande Biochimique en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO) sont des analyses en laboratoire permettant d'estimer la quantité d'oxygène qu'un échantillon d'eau consommera consommer . Des valeurs élevées de DBO/DCO prédisent une baisse potentielle future des niveaux environnementaux de DO.

En surveillant ensemble ces paramètres, les gestionnaires environnementaux peuvent distinguer les fluctuations naturelles saisonnières de la DO d'une crise provoquée par un événement de pollution, ce qui leur permet d'intervenir de manière plus judicieuse et en temps opportun.

Investir dans l'avenir de nos eaux

Alors que nous faisons face à des défis croissants liés au changement climatique, à l'urbanisation et à l'intensification agricole, le rôle d'une surveillance environnementale précise et fiable n'a jamais été aussi critique. Des outils avancés tels que les sondes optiques robustes de mesure de la DO ne sont pas seulement des instruments ; ils sont nos sens étendus dans l'eau. Ils fournissent les données exploitables nécessaires pour protéger, gérer et restaurer nos écosystèmes aquatiques précieux. Assurer des niveaux sains d'oxygène dissous équivaut à garantir des cours d'eau vivants, résilients et propices à la vie pour les générations à venir.