L’oxygène dans l’eau : oxygène dissous, effets et traitement

L’oxygène dissous dans l’eau

L’oxygène dissous (OD) est de l’oxygène moléculaire, O₂, présent dans l’eau. Il ne faut pas le confondre avec l’oxygène chimiquement lié dans les molécules d’eau (H₂O). L’OD est généralement exprimé en milligrammes par litre (mg/L) ou en pourcentage de saturation.

De fines bulles produites par un diffuseur d’aération apportent de l’oxygène à l’eau dans un bassin de traitement ; une sonde mesure l’oxygène dissous. — L’aération transfère l’oxygène de l’air dans l’eau ; une sonde permet de mesurer la concentration d’oxygène dissous.

Quels facteurs déterminent la solubilité de l’oxygène ?

La concentration à saturation est la quantité d’oxygène que l’eau peut contenir lorsqu’elle est en équilibre avec l’air ambiant. Elle dépend principalement de la température de l’eau, de la salinité et de la pression atmosphérique. L’eau froide contient davantage d’oxygène que l’eau chaude, et l’eau salée en contient moins que l’eau douce à la même température. En altitude, la baisse de la pression atmosphérique réduit la concentration à saturation.

À titre de référence, l’eau douce en équilibre avec l’air à 25°C et sous une atmosphère contient environ 8,3 mg/L d’oxygène. Il s’agit d’une valeur de saturation, et non d’une prévision applicable à chaque rivière, lac ou procédé de traitement. Les concentrations réelles dépendent aussi du brassage, de l’activité biologique et des réactions qui consomment de l’oxygène. L’outil USGS DOTABLES calcule la saturation pour des conditions données de température, de pression et de salinité.

Les mesures peuvent également être exprimées en pourcentage de saturation :

Saturation en OD (%) = OD mesuré (mg/L) ÷ OD à saturation (mg/L dans les mêmes conditions) × 100

L’oxygène réagit-il avec l’eau ?

Dans des conditions environnementales ordinaires, l’oxygène gazeux se dissout dans l’eau, mais ne réagit pas avec l’eau elle-même. L’O₂ dissous peut jouer le rôle d’accepteur d’électrons dans les réactions d’oxydation. Dans le traitement de l’eau et les eaux naturelles, il peut oxyder le fer ferreux et le manganèse dissous, les composés soufrés réduits ainsi que certaines matières organiques. La vitesse de réaction et les produits formés dépendent notamment du pH, de la température et des substances présentes ; le fer ou le manganèse précipité peut devoir être éliminé par filtration ou décantation.

Pourquoi l’oxygène dissous est important dans les rivières et les lacs

La plupart des animaux aquatiques et de nombreux micro-organismes ont besoin d’oxygène dissous pour respirer. L’oxygène pénètre dans les eaux de surface par transfert depuis l’atmosphère et grâce à la photosynthèse. Le vent, les vagues et la turbulence favorisent les échanges entre l’air et l’eau. Les plantes et les algues peuvent augmenter la concentration d’OD pendant la journée par photosynthèse, tandis que la respiration et la décomposition consomment de l’oxygène, ce qui abaisse souvent les concentrations pendant la nuit.

Lorsque des nutriments en excès stimulent la croissance des algues, la décomposition de la biomasse produite peut consommer de grandes quantités d’oxygène. La stratification peut également limiter le renouvellement de l’oxygène dans les eaux profondes. Ces processus peuvent entraîner une hypoxie (très faible concentration d’OD) ou une anoxie (très peu ou pas d’OD), avec des effets sur les organismes aquatiques. Pour en savoir plus, voir l’eutrophisation des masses d’eau.

Les seuils d’OD ne sont pas universels : la tolérance varie selon l’espèce, le stade de développement, la température et la durée d’exposition. À titre de valeurs indicatives générales, l’EPA des États-Unis indique que des concentrations inférieures à 5 mg/L peuvent stresser les poissons et que des concentrations inférieures à 3 mg/L peuvent être trop faibles pour permettre leur survie. L’interprétation doit tenir compte des normes locales et des conditions propres au site.

L’oxygène dans le traitement de l’eau

L’aération apporte de l’oxygène. L’aération transfère l’oxygène de l’air dans l’eau. Elle sert à soutenir le traitement biologique aérobie et peut contribuer à oxyder le fer, le manganèse ou des composés réduits. Son efficacité dépend de la composition chimique de l’eau et des équipements ; l’oxydation seule n’élimine pas les particules produites. Pour en savoir plus, voir l’aération dans le traitement de l’eau.

La désaération élimine les gaz dissous. Dans les chaudières et certains systèmes industriels, l’oxygène dissous peut contribuer à la corrosion. Les désaérateurs utilisent généralement de la vapeur et de la chaleur pour extraire les gaz dissous ; d’autres systèmes peuvent recourir au vide ou à des agents chimiques capteurs d’oxygène choisis en fonction du procédé. La concentration visée dépend de la conception des équipements et des conditions de fonctionnement. Voir le guide du département de l’Énergie des États-Unis sur les désaérateurs dans les systèmes industriels à vapeur.

Mesure de l’oxygène dissous et de la demande en oxygène

L’OD se mesure à l’aide d’une sonde étalonnée ou par une méthode de titrage en laboratoire. Il faut relever la température avec le résultat de la mesure d’OD et, le cas échéant, la salinité et la pression barométrique ; ces données sont nécessaires pour interpréter le pourcentage de saturation. Les mesures peuvent varier selon la profondeur et l’heure de la journée : les conditions d’échantillonnage sont donc importantes.

La demande biochimique en oxygène (DBO) est différente d’une mesure directe de l’OD : elle estime l’oxygène consommé pendant un essai défini, lorsque des micro-organismes dégradent les matières présentes dans un échantillon. Un essai courant de DBO₅ consiste à incuber l’échantillon pendant cinq jours à 20°C. La DBO indique la demande en oxygène ; elle ne mesure pas directement la masse ni la toxicité des polluants.

Dernière révision : 31 octobre 2026 par Lenntech.